2019-2020年高中化学电化学基础重难点六氯碱工业含解析新人教版选修4

1、重难点六氯碱工业噩坂视澜一、氯碱工业工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOHCI2和降，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业.氯碱工业是最基本的化学工业之一，它的产品除应用于化学工业本身外，还广泛应用于轻工业、纺织工业、冶金工业、石油化学工业以及公用事业.二、氯碱生产工艺：1 .电解法简介：工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOHCI2和H2,并以它们为原料生产一系列化工产品， 称为氯碱工业.氯碱工业是最基本的化学工业之一，它的产品除应用于化学工业本身外，还广泛应用于轻工业、纺织工业、冶金工业、石油化学工业以及公用事业；2 .电解饱和食盐水反应原理：2NaCl+2H2

2、。电解一丛T+C12T+2NaOH因为NaCl是强电解质，在溶液里完全电离，水是弱电解质，也微弱电离，因此在溶液中存在Na+、H+、Cl-、OH四种离子.当接通直流电源后，带负电的OHBCl-向阳极移动，带正电的Na和H+向阴极移动.Cl-比OH更易失去电子，在阳极被氧化成氯原子，氯原子结合成氯分子放出，使湿润的淀粉碘化钾溶液变蓝.H比N容易得到电子，因而H+不断地从阴极获得电子被还原为氢原子，并结合成氢分子从阴极放出.在上述反应中，H+是由水的电离生成的，由于H+在阴极上不断得到电子而生成H2放出，破坏了附近的水的电离平衡，水分子继续电离出和OH,又不断得到电子变成H2,结果在阴极区溶液里O

3、H的浓度相对地增大，使酚酬:试液变红.因此，阳极反应：2Cl-2e-=C12T(氧化反应)；阴极反应：2H+2e-=H2T(还原反应)工业上利用这一反应原理，制取烧碱、氯气和氢气.3 .电解设备-离子交换膜电解槽.(1)离子交换膜电解槽主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成，每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成.电解槽的阳极用金属钛制成；阴极由碳钢网制成.(2)阳离子交换膜的作用：把电解槽隔为阴极室和阳极室；只允许Ns+通过，而Cl-、OH和气体则不能通过.这样，既能防止生成的H2和Cl2相混合而发生爆炸，又能避免C女进入阴极区与NaOH作用生成NaClO而影响烧碱的质量.三

4、、氯碱工业应用由电解槽流出的阴极液中含有30渊NaOH称为液碱，液碱经蒸发、结晶可以得到固碱、阴极区的另一产物湿氢气经冷却、洗涤、压缩后被送往氢气贮柜.阳极区产物湿氯气经冷却、干燥、净化、压缩后可得到液氯.（1）2NaOH+Q=NaCl+NaClO+HO（2）H2O+C2=HCl+HClO（3）H+Cl2=2HCl（4）2NaOH+CONaCO+H2O（5）NaOH+CONaHCO因此主要产品有：32泡氧化钠；50%（氧化钠；固体氢氧化钠（片碱）；高纯盐酸；工业盐酸；次氯酸钠；氯气、液氯（液态氯气）；PVC（聚氯乙烯树脂，氯碱工业一般都伴随PVC树脂）；氢气等【重难点点睛】（1）电解熔融NaC

5、l和电解NaCl溶液的区别：电解熔融NaCl:2NaCl电解一2Na+QT,因此电解熔融NaCl是得不到烧碱的.电解饱和NaCl溶液：2NaCl+2H2O电解一H2T+Cl2T+2NaOH（2）阴阳极放电顺序：阴极：阳离子放电，得电子能力强先放电Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+（H2O）Al3+Mg2+Na+Ca+K+阳极：阴离子放电或电极放电，失电子能力强先放电.若阳极是活泼金属（金属活动顺序表Ag以前），溶液中的阴离子一律不放电，而是电极材料失电子.若阳极是惰性（Pt、Au、石墨），则放电顺序如下：S2-I-Br-Cl-OH含氧酸根离子。【重难点指数】

6、&重一【例1】下列关于烧碱的制备、性质及其应用的表述错误的是（）A.电解饱和食盐水制烧碱的离子方程式为：2Cl-+2HO电解一20MH4+C12T8. 1807年英国科学家戴维通过电解熔融烧碱在阴极获得金属钠C.向石灰乳中加入纯碱是工业上制备烧碱的方法之一D.不慎将酸沾到皮肤上，要立即用大量水冲洗，然后涂上烧碱溶液【解析】电解饱和食盐水制烧碱的离子方程式为:2cg2cg2121 艰电解 FOITHLtKLttKLt, ,故从正确、电解熔融烧碱时，在阴极上是钠离子获得电子生成金属钠的过程，故 B B 正确 f fC C、向石灰乳中加入纯碱会发生反应生成碳酸钙和氢氧化钠，该反应是工业上制备

7、烧碱的方法之一，故 C C 正确 5 5D D、不 1818 将酸沾到皮肤上，要立即用布擦净，用大量水;中洗，然后涂上碳酸氢钠溶液，故 D D 错误 9 9 故选隗聿门 1 1 作用【重难点考向二】电解法阳离子交换膜的作用【例2】下列有关工业生产的叙述正确的是()A.合成氨生产过程中升高温度可加快反应速率，缩短生产周期，故温度越高越好B.硫酸工业中，使用催化剂是为了提高SO转化为SO的转化率C.电解精炼铜时，精铜作阴极D.电解饱和食盐水制烧碱采用离子交换膜法，可防止阴极室产生的Cl2进入阳极室【答案】C【解析】A.合成氨是放热反应，升高温度，不能提高Na、H的转化率，故A错误；B.硫酸工业中，

8、加入催化剂平衡不移动，不能提高SQ转化为SO的转化率，故B错误；C.电解精炼铜时，阳极是粗铜，精铜作阴极，故C正确；D.电解饱和食盐水时，阴极室产生的是氢气和氢氧化钠，阳极上产生的是氯气，采用离子交换膜法，可防止阳极室产生的C12进入阴极室，故D错误；故选Co【名师点睛】考查学生工业合成氨、工业生产硫酸的工业原理、精炼铜和工业制烧碱的知识，具体分析：合成氨是放热反应，升高温度，不能提高M、H2的转化率；硫酸工业中，加入催化剂平衡不移动；电解精炼铜时，阳极是粗铜，精铜作阴极；电解饱和食盐水时，阴极室产生的是氢气和氢氧化钠，阳极上产生的是氯气，采用离子交换膜法，可防止阳极室产生的C12进入阴极室。

9、【重难点考向三】氯碱工业流程【例3】氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH液的工艺流程如下图所示，完成下列填空：(1)工业食盐中含Ca2+、M0+等杂质，精制过程发生反应的离子方程式为(2)如果粗盐中SO2-含量较高，必须添加钢试剂除去，该钢试剂可以是;(选填a、b、c)a.Ba(OH)2b.Ba(NQ)2c.BaC12（3）在电解过程中，与电源负极相连的电极上的电极反应式为;若检验与电源正极相连的电极上的气体产物，实验室中通常选用的化学试剂是。【答案】（1）CS+CG2-CaCOj、Md+2O4Mg（OH）4（2）ac（3）2H+2eH2T（或2H2O+2eH2T+2OH）;淀粉、碘化钾（或淀粉碘

10、化钾溶液）【解析】（11C C 产、瞄*等杂质与碳酸铜、NaOHNaOH 反应活化为沉淀，离子反应分别为 C/C/招 0/=0/=小 8484、ML+20lT=Mg9HML+20lT=Mg9H）jjjjC2C2）添加钢试剂除去注意不能引入新的杂质，选 BaOroBaOro 也会引入杂质硝酸根离子,所以该领试剂不能选用；（3 3）电解氯化钠溶液/艮据放电顺序，电解池的阴极上是氢离子得电子的还原反应，2T2T+2+2 鼠（或204-2=11.t+20IT204-2=11.t+20IT）, ,阳极上是氯离子失电子的氧化反应，产生的氯气能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝检睑试剂是：淀粉、碘化钾（或淀粉碘化钾

11、溶液庭诿行飞1 .下列有关氯碱工业的描述，正确的是（）A.氯碱工业是指电解熔融氯化钠制取氯气的方法B.氯碱工业只能得到氯气和氢氧化钠两种有价值的产品C.实验室模拟氯碱工业制取氯气后所得溶液呈碱性D.实验室模拟氯碱工业所得氯气不能直接排放，应用澄清石灰水吸收【答案】C【解析】A.氯碱工业是指电解氯化钠溶液制取烧碱的方法，电解熔融氯化钠是制取钠的方法，故A错误；B.氯碱工业能得到氯气、氢气、氢氧化钠三种有价值的产品，故B错误；C.氯碱工业制取氯气后所得溶液是氢氧化钠溶液，溶液呈碱性，故C正确；D.氯气有毒，实验室模拟氯碱工业所得氯气不能直接排放，尾气处理用氢氧化钠溶液吸收，故D错误；故选G2 .下

12、列关于“氯碱工业”的说法中，正确的是（）A.“氯碱工业”的原料是C12和烧碱B.“氯碱工业”的主要生产过程是电解饱和食盐水C.“氯碱工业”的主要产品是纯碱D.“氯碱工业”消耗的能源主要是热能【答案】B【解析】A A “氯碱工业”的廨斗是泡和食盐水故A错误；B.B.*氯碱工业内的主要生产过程是电解饱和食盐水,产生氯气,氢气和氢氧化钠， 故 B B 正确,C.C.灯氯碱工业办的主要生产过程是电解饱和食盐水， 产生氯气、氯气和氮氧化钠，没有纯碱生成，故 C C 错误：D.D.氯碱工业”消耗的能源主要是电能，故 D D 错误，故选 B B。3 .氯碱工业是一种高耗能产业，一种将燃料电池与电解池组合的新

13、工艺可节能30蛆上，如图是该工艺图示（电极未标出）.下列说法正确的是（）稀 NfiCl 溶液 KiCH 溶液溶液A（电解池）B（燃料电池）A. X为Ha,丫为Cl2B. A池为电解池，且mn,故B错误；C.B是燃料电池，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，导致正极区域氢氧化钠浓度增大，所以avb,故C错误；D.B装置是把化学能转变为电能的装置，属于原电池，且正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，导致正极区域氢氧化钠浓度增大，故D正确；故选Do【名师点睛】考查原电池和电解质原理，根据图像知，B装置中通入空气和Y,空气作氧化剂，且整个装置是原电池和电解池组合的装置，B能自发的进行氧化还原反应

14、，所以B是原电池，则A是电解池；燃料电池中氢气是燃料，在负极上投放，空气是氧化剂，在正极上投放，负极上失电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应，电解池中，电解氯化钠溶液时，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，同时得到氢氧化钠。4 .下列关于工业生产说法正确的是（）A.氯碱工业中的阳离子交换膜阻止阳离子通过B.在硫酸工业、合成氨工业、硝酸工业中，均必须对尾气进行吸收处理C.工业上均用电解熔融氧化物的方法制金属镁和铝D.在侯氏制碱工业中，向饱和氯化钠溶液中先通氨气，后通二氧化碳【答案】D【解析】A.A.阳离子交换膜只允许阳离子通过,阴离子通不过，故 A A 错误#B.B.硫酸工

15、业尾气主要分成含有二氧化硫，硝酸工业尾气含有氮氧化物，必须进行尾气处理，但含成氨工业上可以实现原料的循环利用，故 B B错误孑 C.C.冶炼金属铝通过电解熔融的 A1A14 4 的方法，但冶炼镁时通过电解慌融的 MgCL,MgCL,故 C C 错误孑由于氨气极易溶于水而二氧化碳不易溶于水，故先通氨气再通二氧化碳时所配的溶液浓度大，故 D D 正确才故选“5 .（双选）下列有关化学工业原理说法正确的是（）A.电解精炼铜：阳极质量的减小等于阴极质量的增加B.氯碱工业：在阴极需要不断加入含有NaOH勺蒸储水C.合成氨工业：使用催化剂只加快反应速率不影响化学平衡D.硫酸工业：SO的转化率高达93.5%98%因此