盐水电解理论

1、【实施方法】到相关企业参观考察，绘制盐水二次精制工艺流程图；学习阳离子交换膜性质，理解离子膜法电解盐水的原理；依据平衡移动原理，制定淡盐水脱氯方案；根据膜的性能，归纳影响离子膜电解槽的技术经济指标。【任务】一、盐水的二次精制任务 二、精制盐水电解理论探究三、离子膜法电解盐水 四、几种离子膜电槽的认识五、除氯酸盐和淡盐水脱氯任务二任务二 二次精制盐水电解理论探究二次精制盐水电解理论探究 一、电化学基本理论 电化学是研究电流通过电解质溶液产生化学变化和通过化学反应产生电能的科学。前者是在电解槽中，利用电能来产生所要求的化学变化，从而获得所需要的产品。而后者则是在化学电池里，利用化学反应来产生电能。

2、 （一）电的导体及电导 能导电的物体称为导体。按导电方式的不同，导体可分为两大类。 第一类导体 在金属、石墨等物体中，由于存在着自由电子，当导体两端有电位差时，自由电子就作定向运动而导电。导体在导电时不发生任何化学变化，这类导体的导电称为电子的导电。任务二任务二 二次精制盐水电解理论探究二次精制盐水电解理论探究 第二类导体 这类导体主要是指电解质（酸、碱及盐类）溶液和熔融状态的电解质。其导电的原因是由于在物质内部存在带有正、负电荷的离子，当插入电解质溶液中的两根电极之间存在电位差时，正离子向阴极移动，负离子向阳极移动。同时分别在两块极板上放电而发生氧化还原反应。这类导体的导电称为离子的导电。

3、第三类导体 即电极。与电源正极相连的电极是阳极，与电源负极相连的电极称阴极。任务二任务二 二次精制盐水电解理论探究二次精制盐水电解理论探究 电流通过任何导体都会遇到一定阻力，在第一类导体中通常称为电阻，用R 表示。欧姆定律指出。通过导体的电流与导体两端的电压成正比，与这段导体的电阻成反比， 式中，I为电流强度，A；U 为电压，V；R 为电阻，。 导体的电阻取决于导体的长度l、截面积S 及导体的材质，其相互关系可以用下式表示， 。 电阻率，cm；l导体长度，cm；S导体截面积，cm2。任务二任务二 二次精制盐水电解理论探究二次精制盐水电解理论探究 在第一类导体中，电阻或电阻率越犬，其导电能力就越

4、差；反之就越好。 对于第二类导体，通常用电阻的倒数来表示其导电能力，称为电导，用G表示。 同样，也常用电阻率的倒数来表示电解质溶液的导电能力， 式中，称为电导率，其单位为（-1cm-1）。越大则导电能力越强，反之，导电能力就越弱。电解质溶液的电阻计算公式： 任务二任务二 二次精制盐水电解理论探究二次精制盐水电解理论探究 在第二类导体中，电流强度、电压、电阻三者之间的关系也遵守欧姆定律。 式中， 表示单位面积上通过的电流强度称为电流密度，它的单位是A/m2等。 电解质溶液的电导率与溶液的浓度、温度有关。 任务二任务二 二次精制盐水电解理论探究二次精制盐水电解理论探究 氯化钠溶液的电导率随浓度增大

5、而增大，随温度升高而增大。因此为了降低电解槽的槽电压，应力求在较浓的溶液和较高的温度下进行电解。 （二）电解池的工作原理（ZnCl2溶液电解） 当直流电通过电解质溶液时，带正电荷的锌离子向阴极迁移，并在阴极上获得电子，变成不带电的锌原子；带负电荷的氯离子向阳极迁移，同样在阳极上失去电子，变成不带电的氯原子，又结合成氯分子而逸出。 任务二任务二 二次精制盐水电解理论探究二次精制盐水电解理论探究 因此，电解过程的实质是电解质溶液在直流电作用下，溶液中的正，负离子在电极上分别放电，进行氧化还原反应。阳离子在阴极上得到电子被还原，阴离子在阳极上放出电子被氧化。 （三）电极电位 1、电极电位的概念 在电

6、极相界面之间的双电层的电位差就称为电极电位。 任务二任务二 二次精制盐水电解理论探究二次精制盐水电解理论探究 各种物质由于失去电子的能力不同，它们的电极电位也不相同。因此，利用电极电位的高低，可以判断金属在水溶液中失去电子能力的大小以及氧化剂和还原剂的相对强弱。 电极电位除与构成电极的材料有关外，还与溶液中金属离子的浓度、溶液的温度及溶剂的极性有关。任务二任务二 二次精制盐水电解理论探究二次精制盐水电解理论探究 2、标准氢电极 它是以镀铂黑的铂片为电极，插入氢离子活度a（H+）=1的溶液中，并被分压为P氢气所饱和的氢电极。 规定在任何温度下，标准氢电极的电极电位均为零 。任务二任务二 二次精制

7、盐水电解理论探究二次精制盐水电解理论探究 3、标准电极电位 将某金属放入其盐的溶液中，当溶液中金属离子的活度为1时，该金属电极与标准氢电极之间的电位差就称为该金属的标准电极电位。例如测定Zn2+/Zn标准电极电位 。任务二任务二 二次精制盐水电解理论探究二次精制盐水电解理论探究 4、电极电位计算式能斯特（Nemst）方程式 电极电位的大小除取决于电极物质的性质外，还与溶液中离子的浓度和溶液温度有关。1900年能斯特进行了大量的科学研究工作，发现电极电位和溶液中离子的活度（或浓度）及温度之间，有如下的关系：注：式中活度项，若是气态物质，则用气体的分压（大气压）表示。若是固体物质和水，其活度为1。

8、 任务二任务二 二次精制盐水电解理论探究二次精制盐水电解理论探究 （四）电解定律 1、法拉弟第一定律在电解过程中,电极上所生成的物质的质量和通过电解质溶液的电量成正比，即与电流强度及通电时间成正比。任务二任务二 二次精制盐水电解理论探究二次精制盐水电解理论探究 所以,如果已经知道某物质的电化当量，则只要知道通过电解槽的电流强度和时间，就可以根据上述关系式计算出电极上该物质的理论产量。从公式中还可以看出，如果要提高产量，必须要增大电流强度，或延长电解时间。 2、法拉弟第二定律当直流电通过电解质溶液时，电极上每析出（或溶解）克当量的任何物质，所需要的电量是恒定的，在数值上等于96500库或1F，或

9、26.8Ah。任务二任务二 二次精制盐水电解理论探究二次精制盐水电解理论探究根据法拉弟第二定律，就可以计算出通过1Ah电量时，在电极上所析出的物质的质量，该数值就是该物质的电化当量。任务二任务二 二次精制盐水电解理论探究二次精制盐水电解理论探究在电解时，根据电解质的电化当量，电流强度，通电时间和运行电槽数，就可以计算出理论产量。 例：现有电槽100只串联, 电流强度为18000A，求每日理论上可以生产出多少吨烧碱、氢气和氯气。任务二任务二 二次精制盐水电解理论探究二次精制盐水电解理论探究 （五）电流效率 在电解过程中，由于在电极上要发生一系列副反应，溶液中的一些杂质离子也要在电极上放电，以及电

10、路漏电等因素，电解时的实际产量比理论产量低。实际产量和理论产量之比，称为电流效率。任务二任务二 二次精制盐水电解理论探究二次精制盐水电解理论探究在电解NaCl溶液时，根据氢氧化钠产量计算出来的电流效率称为阴极电流效率； 根据氯气产量计算出来的电流效率称为阳极电流效率。 1、阴极电流效率任务二任务二 二次精制盐水电解理论探究二次精制盐水电解理论探究任务二任务二 二次精制盐水电解理论探究二次精制盐水电解理论探究任务二任务二 二次精制盐水电解理论探究二次精制盐水电解理论探究任务二任务二 二次精制盐水电解理论探究二次精制盐水电解理论探究任务二任务二 二次精制盐水电解理论探究二次精制盐水电解理论探究任务二任务二 二次精制盐水电解理论探究二次精制盐水电解理论探究任务二任务二 二次精制盐水电解理论探究二次精制盐水电