氯碱生产知识(共16页).ppt

1、氯碱生产你知道吗1 1、粗盐中含有钙离子、镁离子、硫酸根离子应该如何除、粗盐中含有钙离子、镁离子、硫酸根离子应该如何除去？去？2 2、电解硫酸铜、氯化钠、氯化铜、氢氧化钠的电极反响、电解硫酸铜、氯化钠、氯化铜、氢氧化钠的电极反响以及总反响如何书写？阴极的放电顺序为？阳极的放电以及总反响如何书写？阴极的放电顺序为？阳极的放电顺序为？顺序为？阳极放电：阳极放电：S2-I-Br-Cl-OH-S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根含氧酸根F-F-阴极放电：阴极放电：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+H+Al3+Mg2+Na+Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+H+Al3+Mg2+Na+3

2、3、电解饱和食盐水时可能存在的副反响有哪些？、电解饱和食盐水时可能存在的副反响有哪些？阅读全文，答复以下问题1 1、该装置的阴极区与阳极区分别的位置如何？阴阳极材、该装置的阴极区与阳极区分别的位置如何？阴阳极材料是否可以交换？料是否可以交换？2 2、如何检验阳极产物？如何检验阴极产物？本装置如何、如何检验阳极产物？如何检验阴极产物？本装置如何防止副反响发生？防止副反响发生？3 3、观察图、观察图2-92-9石棉隔膜电解食盐水装置，分析其工作原理，石棉隔膜电解食盐水装置，分析其工作原理，阅读相应内容，思考该装置的缺点是什么？阅读相应内容，思考该装置的缺点是什么？4 4、利用上述方法电解食盐水时必

3、须要进行粗盐的提纯原、利用上述方法电解食盐水时必须要进行粗盐的提纯原因是什么？如何进行粗盐的提纯？请写出食盐的步骤，指因是什么？如何进行粗盐的提纯？请写出食盐的步骤，指出步骤的关键？出步骤的关键？5 5、分析离子膜法电解槽的工作原理，其与隔膜法的不同、分析离子膜法电解槽的工作原理，其与隔膜法的不同有几点？改进在哪里？有几点？改进在哪里？6 6、法拉第定律的内容是什么？如何推算法拉第常数？、法拉第定律的内容是什么？如何推算法拉第常数？氯碱生产原理e阴极阳阳极阳离子得阳离子得电子发生电子发生还原还原反应反应电极材料或阴电极材料或阴离子失电子发离子失电子发生生氧化氧化反应反应电解质溶液阴极：阴极：2

4、H2H+ + +2e +2e = H = H2 2 阳极：阳极：2Cl2Cl +2e+2e = Cl= Cl2 2溶液中存在的离子为：溶液中存在的离子为：NaNa+ + 、OHOH形成形成NaOHNaOH但是，阳极形成的但是，阳极形成的ClCl2 2在通过溶液冒出时会发生在通过溶液冒出时会发生ClCl2 2+2NaOH=NaClO+NaCl+H+2NaOH=NaClO+NaCl+H2 2O O精制食盐水的操作步骤用什么试剂逐一除去用什么试剂逐一除去Ca2+Ca2+、Mg2+Mg2+、Fe3+Fe3+、SO42-SO42-等杂质等杂质, ,要要求所用试剂只有过量才能除净这些杂质？求所用试剂只有过

5、量才能除净这些杂质？参加稍过量参加稍过量BaCl2BaCl2溶液溶液参加稍过量的参加稍过量的NaOHNaOH溶液溶液其中其中、顺序可以交换。顺序可以交换。参加稍过量的参加稍过量的Na2CO3Na2CO3溶液溶液过滤除去过滤除去Mg(OH)2Mg(OH)2、Fe(OH)3Fe(OH)3、BaSO4BaSO4、CaCO3CaCO3、BaCO3BaCO3及泥沙等；及泥沙等；在滤液中加适量盐酸除去过量的在滤液中加适量盐酸除去过量的CO32CO32，调节溶液的，调节溶液的pHpH；通过阳离子交换树脂除去残留的微量通过阳离子交换树脂除去残留的微量Ca2+Ca2+、Mg2+Mg2+等离等离子。子。氯碱生产的

6、核心 对电解槽结构进行优化设计，合理选用电极和隔膜材对电解槽结构进行优化设计，合理选用电极和隔膜材料，是电解生产的料，是电解生产的核心核心。电极材料：阳极：石墨，阴极：铁棒电极材料：阳极：石墨，阴极：铁棒石棉隔膜：能阻止气体通过，不能阻止分子离子通过石棉隔膜：能阻止气体通过，不能阻止分子离子通过离子交换膜：分为阳离子交换膜和阴离子交换膜，分别离子交换膜：分为阳离子交换膜和阴离子交换膜，分别只允许阳离子通过和阴离子通过。只允许阳离子通过和阴离子通过。2NaCl+2H2NaCl+2H2 2O 2NaOH+ClO 2NaOH+Cl2 2+H+H2 2 阳离子交换膜法电解阳离子交换膜法电解离子交换膜1

7、 1、生产设备名称：离子交换膜电解槽、生产设备名称：离子交换膜电解槽 阳极：金属钛网阳极：金属钛网( (涂钛钌氧化物涂钛钌氧化物) ) 阴极：碳钢网阴极：碳钢网( (有镍涂层有镍涂层) ) 阳离子交换膜：只允许阳离子通过，把电解槽隔成阴阳离子交换膜：只允许阳离子通过，把电解槽隔成阴极室和阳极室。极室和阳极室。2 2、添加原料、添加原料 阳极室：精制的饱和食盐水阳极室：精制的饱和食盐水 阴极室：添加纯水加一定量的阴极室：添加纯水加一定量的NaOHNaOH溶液溶液3 3、离子交换膜的作用：、离子交换膜的作用： (1)(1)防止防止Cl2Cl2和和H2H2混合而引起爆炸混合而引起爆炸 (2)(2)防

8、止防止Cl2Cl2与与NaOHNaOH反响生成反响生成NaClONaClO，影响，影响NaOHNaOH的产量的产量法拉第电解定律1 1、法拉第电解第一定律：、法拉第电解第一定律：电解时在电极上析出或溶解的物质的物质的量跟通过电解时在电极上析出或溶解的物质的物质的量跟通过的电量成正比。的电量成正比。2 2、法拉第电解第二定律：、法拉第电解第二定律：在电解时，电极上每通过在电解时，电极上每通过9650096500库仑的电量就会有库仑的电量就会有1mol1mol电电子发生转移，产生子发生转移，产生1/Zmol1/ZmolZ Z是电极上放电离子得失的电是电极上放电离子得失的电子数电解产物。子数电解产物

9、。 F=NAQe=6.023F=NAQe=6.023102310231.6021.60210-1910-19练习与实践1氯碱厂电解饱和食盐水制取氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOHNaOH的工艺流程示意图如下：的工艺流程示意图如下：依据上图，完成以下填空：依据上图，完成以下填空：在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生反响的化在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生反响的化学方程式为学方程式为 ，与电源负极相连的电极附近，溶，与电源负极相连的电极附近，溶液液pHpH值值 选：不变、升高或下降选：不变、升高或下降工业食盐含工业食盐含Ca2+Ca2+、Mg2+Mg2+等杂质。精制过程发生反响的离子

10、等杂质。精制过程发生反响的离子方程式为方程式为 ， 化化 盐盐 精精 制制 电电 解解 脱盐脱盐 粗盐粗盐 H H2 2O NaOH O NaOH NaNa2 2COCO3 3 Cl Cl2 2 H H2 250%NaOH50%NaOH溶液溶液沉沉 渣渣NaClNaCl晶体晶体 练习与实践1如果粗盐中如果粗盐中SO42-SO42-含量较高，必须添加钡式剂除去含量较高，必须添加钡式剂除去SO42-SO42-，该钡试剂可以是该钡试剂可以是 。 A A、Ba(OH)2 BBa(OH)2 B、Ba(NO3)2 CBa(NO3)2 C、BaCl2 BaCl2 为有效除去为有效除去Ca2+Ca2+、Mg2

11、+Mg2+、SO42-SO42-，参加试剂的合理顺序，参加试剂的合理顺序为为 。A A、先加、先加NaOHNaOH，后加，后加Na2CO3Na2CO3，再加钡试剂，再加钡试剂B B、先加、先加NaOHNaOH，后加钡试剂，再加，后加钡试剂，再加Na2CO3Na2CO3C C、先加钡试剂，后加、先加钡试剂，后加NaOHNaOH，再加，再加Na2CO3Na2CO3脱盐工序中利用脱盐工序中利用NaoHNaoH和和NaClNaCl在溶解度上的差异，通在溶解度上的差异，通过过 、 填写操作名称除去填写操作名称除去NaClNaCl。在隔膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极区和阴极区，在隔膜法电解食盐水时，电

12、解槽分隔为阳极区和阴极区，防止防止Cl2Cl2与与NaOHNaOH反响；采用无隔膜电解冷的食盐水时，反响；采用无隔膜电解冷的食盐水时，Cl2Cl2与与NaOHNaOH充分接触，产物仅是充分接触，产物仅是NaClONaClO和和H2H2，相应的化学方程式，相应的化学方程式为为 。练习与实践2利用惰性电极对硫酸钠水溶液进行电解可得产品氢气、氧利用惰性电极对硫酸钠水溶液进行电解可得产品氢气、氧气、氢氧化钠和硫酸四种纯洁物，试设计实验装置图。气、氢氧化钠和硫酸四种纯洁物，试设计实验装置图。阴离子阴离子交换膜交换膜阳离子阳离子交换膜交换膜Na2SO4O2H2SO2-4Na+练习与实践3海洋是一座巨大的宝

13、藏，海水中蕴含海洋是一座巨大的宝藏，海水中蕴含8080多种元素。氯碱工多种元素。氯碱工业和金属镁的制备原料都来自于海水。业和金属镁的制备原料都来自于海水。在氯碱工业中，曾用石棉隔膜电解槽来电解食盐水如在氯碱工业中，曾用石棉隔膜电解槽来电解食盐水如以下图以下图1 1所示所示写出两极电极反响式，阳极写出两极电极反响式，阳极 ，阴极，阴极 ；图图1 1中中a a和和b b分别是分别是 、 ；石棉隔膜的作用石棉隔膜的作用 。练习与实践3随着科技的开展，电解工艺不断革新，电解效率和产品随着科技的开展，电解工艺不断革新，电解效率和产品纯度得到提高。纯度得到提高。2020世纪世纪8080年代起，隔膜法电解工艺逐渐被年代起，隔膜法电解工艺逐渐被离子膜电解技术取代。离子膜电解技术取代。离子膜电解槽如图离子膜电解槽如图2 2中中分别是分别是 、 。 一个电子的电量一个电子的电量是是1.6021.60210-19C10-19C，在离，在离子膜电解饱和食盐水时子膜电解饱和食盐水时通过电子通过电子1.9291.929105 C105 C，那么产生氯气那么产生氯气 molmol，氢