氯碱工业的化学原理与发展史

从太空观察地球，看到地球上有七片陆地“漂浮”在一大片蓝色的海洋之中是“历史留给人类的资源储备”海洋是美丽的，也是富饶的

开发海水中的卤素资源水资源生物资源能源矿产资源

化学资源

…1500万吨45亿吨可用1万年0.545mol/L0.468mol/L海洋元素航空航天1.以离子形式存在2.总量大3.浓度小——需富集（浓缩、萃取、吸附）海水中化学元素的分布特点一、海水晒盐

海水中含量最高的是:含量最高的金属元素是：1、海水晒盐的方法（1）古代：煮海为盐盐田法

（2）现代：太阳能蒸发法（盐田法）课本23页蒸馏法、电渗析法、冷冻法……NaClNa普通海水的密度是：1.026g/ml海盐认识历程

几十万年以前，海边的猿人是最早开始有意识地吃盐。黄帝时（约5000年前），诸侯夙沙氏，始以“煮海为盐”。明朝末年（1637——1654年），宋应星的《天工开物》详细记载了食盐的提取方法。

古代“鹽”字有”臣“、"人”、“卤”、“皿”四个部分组成。结晶蒸发溶剂结晶：冷却热饱和溶液：溶解度受温度影响较小的溶解度受温度影响较大的2、原理：蒸发溶剂结晶问题：能不能把卤水直接晒干得到NaCl？ 原因：必须控制海水的密度密度控制法根据上表回答：为了使得到的粗盐中除氯化钠外含杂质较少，实际生产中卤水的密度应控制在什么范围？3、海水密度应控制在：1.21g/ml——1.26g/ml之间（以1.22g/ml为最佳）原因：这个范围内NaCl析出量多，杂质析出量少4、海水晒盐得到的食盐是粗盐，主要是NaCl（78%）,还含有MgCl2、MgSO4、CaSO4和难溶性物质，必须经过___________.

粗盐提纯思考问题：在这个密度范围内析出的食盐中有哪些杂质？ 粗盐提纯（除去泥沙）提纯步骤：溶解——过滤——蒸发过滤要点：一贴二低三靠一贴:滤纸紧贴漏斗内壁。二低:滤纸上沿低于漏斗口,溶液液面低于滤纸上沿。三靠:漏斗颈下端紧靠承接滤液的烧杯的内壁,引流的玻璃棒下端轻靠滤纸三层一侧;盛待过滤的烧杯口靠在玻璃棒的中下部。蒸发要点：不停搅拌；出现较多固体时停止加热用余热蒸干。BaCl2Ba2＋Mg2+

Ca2+SO42-Mg(OH)2↓BaSO4↓CaCO3↓NaOHNa2CO3粗盐（含泥沙、Ca2+、Mg2+、SO42-）除杂原则：1.不引入新杂质;2.加入试剂必须适当过量;3.新引入的杂质必须通过后面所加试剂加以除去。OH－CO32－NaCl（Ca2+、Mg2+、SO42-）过滤?NaCl粗盐提纯（除去可溶性杂质）粗盐提纯（除去可溶性杂质）NaOH溶液BaCl2溶液Na2CO3溶液Na+Cl-Ca2+Mg2+SO42-Na+Cl-Ca2+Mg2+Ba2＋BaSO4↓Na+Cl-Mg2+CO32－BaSO4↓CaCO3↓BaCO3↓MgCO3↓Na+Cl-CO32－OH－BaSO4↓CaCO3↓BaCO3↓Mg(OH)2↓稀盐酸(调pH)Na+Cl-苦卤1.22g/mL(含Na+、Ca2+、Mg2+、K+、SO42-、Cl-、Br-)海水晒盐海水1.026g/mL粗盐（含泥沙、Ca2+、Mg2+、SO42-）苦卤1.21～1.26g/mL晒精盐精制

食用氯碱工业提镁提溴……氯碱产品的主要用途示意图二、氯碱工业的化学原理

——电解饱和食盐水饱和食盐水和酚酞试液—+直流电源阴极阳极电极判断方法电极名称实验现象与电源负极相连阴极与电源正极相连阳极电极判断方法电极名称实验现象与电源负极相连阴极阴极区溶液变红产生无色气体与电源正极相连阳极刺激性气味气体二、氯碱工业的化学原理

——电解饱和食盐水滴有酚酞的饱和食盐水—+直流电源阴极阳极电极判断方法电极名称实验现象检验方法电极产物与电源负极相连阴极阴极区溶液变红滴加酚酞试液溶液变红NaOH产生无色气体与电源正极相连阳极刺激性气味气体二、氯碱工业的化学原理

——电解饱和食盐水电极判断方法电极名称实验现象检验方法电极产物与电源负极相连阴极阴极区溶液变红滴加酚酞试液溶液变红NaOH产生无色气体与电源正极相连阳极刺激性气味气体湿润的淀粉-KI试纸靠近导管口，试纸变蓝Cl2二、氯碱工业的化学原理

——电解饱和食盐水电极判断方法电极名称实验现象检验方法电极产物与电源负极相连阴极阴极区溶液变红滴加酚酞试液溶液变红NaOH产生无色气体

收集导管口产生的气体，靠近火焰时有爆鸣声H2与电源正极相连阳极刺激性气味气体湿润的淀粉-KI试纸靠近导管口，试纸变蓝Cl2二、氯碱工业的化学原理

——电解饱和食盐水精制饱和NaCl溶液阳极阴极

总反应：2NaCl+2H2O——→

2NaOH+H2↑+Cl2↑通电阴极阳极+－电离

电离：物质溶于水或受热熔化时，离解成自由移动的离子的过程。电离方程式：用化学式和离子符号表示电离过程的式子。如：NH4Cl→NH4++Cl－、H2O⇌OH－+H+练习：书写NaCl、H2SO4、Al2(SO4)3、Ba(OH)2的电离方程式。精制饱和NaCl溶液H+Na+Cl－OH－NaCl→Cl－+Na+H2O⇌OH－+H+2H++2e→H2↑2Cl－－2e→Cl2↑

总反应：2NaCl+2H2O——→

2NaOH+H2↑+Cl2↑通电阴极阳极阳极阴极+－e→e→三、氯碱工业发展史

1807年英国著名化学家戴维在研究电解食盐水时，除了得到氢氧化钠溶液外，还得到了纯净的氯气和氢气，从而为氯碱工业的诞生打下了理论和实验基础。

1890年在德国建成第一个制氯工厂。

1893年在美国纽约建成第一个采用隔膜法电解食盐水制取烧碱和氯气的工厂。1929年实业家吴蕴初集资在上海创建天原电化厂，生产烧碱、盐酸、漂白粉三种产品。1940年，抗战，内迁四川，在重庆建成重庆天原电化厂。1943年，建成宜宾天原电化厂。1946年，在上海恢复了天字号天原电化厂的生产。1956年天原电化厂更名为上海天原化工厂。2000年从上海长宁区天山路搬迁到位于杭州湾的国家级上海化工园区，完成产业升级。中国第一家氯碱厂精制饱和NaCl溶液H2NaOHCl2

总反应：2NaCl+2H2O——→

2NaOH+H2↑+Cl2↑通电阴极阳极阳极阴极+－e→e→－+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—淡盐水NaOH溶液精制饱和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）阳离子交换膜阳极金属钛网阴极碳钢网阳极室阴极室阳离子交换膜电解槽阳离子交换膜电解法流程图阳离子膜电解车间

1、主体设备：离子膜电解槽简单构造：阳极：金属钛网(涂钛钌氧化物)阴极：碳钢网(有镍涂层)阳离子交换膜：只允许阳离子通过，把电解槽隔成阴极室和阳极室。

(1)防止Cl2和H2混合而引起爆炸；(2)避免Cl2与NaOH反应生成NaClO，影响NaOH的产量；(3)2、阳离子交换膜的作用：

避免Cl-近入阴极区导致制得的NaOH不纯。离子膜电解法

离子膜电解法6、优点：投资费用、能耗、污染都较低，产品质量较好。5、添加物质：饱和食盐水、稀NaOH溶液

4、产品：

H2、Cl2、NaOH溶液3、基本原理：阴极：2H++2e-=H2↑阳极：2Cl--2e-=Cl2↑2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑

通电

隔膜电解法

1、生产的主体设备：石棉隔膜电解槽3、添加原料阳极区：A（饱和食盐水）投资多、能耗较高，产品烧碱中会含有杂质食盐。5、缺点2、原理