42《氯碱工业2》教案(旧人教第三册)

氯碱工业第二课时［引言］上节课我们学习了电解饱和食盐水的反响原理，知道其可以得到三种重要的化工原料——氢气、氯气和烧碱。由于这几种产物混合时易发生化学反响，故需使电解反响在特殊的电解槽(即离子交换膜电解槽)中进行。但进入电解槽阳极室的饱和食盐水必须是精制的，为什么要精制粗盐水又应该如何精制下面我们就来探讨这个问题。［板书］第二节氯碱工业(第二课时)二、离子交换膜法制烧碱2.食盐水的精制［讲解］由上一节所学知识我们知道，离子交换膜的特点是只允许指定离子通过。而粗盐水中常含有泥沙、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO等杂质，它们的存在会使制得的NaOH纯度降低，同时会使离子交换膜受到损坏，故在电解前，必须对饱和食盐水进行精制。［投影］粗盐水中常含有泥沙、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO等杂质，怎样用BaCl2、Na2CO3、NaOH、盐酸等试剂将其除去［师］请大家分组讨论，设计除杂方案。［学生讨论，并设计除杂方案，教师选择有代表性的方案，用来展示和讲解］［教师评讲后总结］对于有关除杂问题的解答，首先应注意：在除去已有杂质的同时，不能带进新的杂质。因此，在解答此种类型的题目时，一定要“瞻前顾后〞，即注意思维的严密性。其次，对于所提供的试剂，一定要弄清楚使用它的目的。例如，在此题中，BaCl2显然是用来去除SO的，而Na2CO3定然是用来沉淀Ca2＋的，NaOH可使Mg2＋、Fe3＋等以沉淀的形式析出来，盐酸是用来调节溶液的pH的。在此根底上，再对所加试剂进行合理排序，即可到达实验目的。［依据以上思路，教师和学生一块设计出以下除杂方案］［板书］［想一想］1.为什么精制盐水时，要使所加BaCl2、NaOH、Na2CO3过量［议一议］2.假设把所加NaOH和Na2CO3的顺序调换一下，对精制结果是否会有影响［学生思考，讨论后答复］答案：1.加BaCl2过量，可使溶液中的SO沉淀完全，加NaOH、Na2CO3过量，是为了使溶液中的Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋和过量的Ba2＋沉淀完全。2.把所加NaOH和Na2CO3的顺序调换，不会影响精制结果。［师］请大家写出以上反响的离子方程式。［请一位同学上黑板书写］［学生板书］Ba2＋＋SO===BaSO4↓Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓Ba2＋＋CO===BaCO3↓Ca2＋＋CO===CaCO3↓CO＋2H＋===CO2↑＋H2OOH－＋H＋===H2O［思考］怎样知道所加BaCl2溶液是否过量又怎样知道所加HCl是适量的［学生思考后答复］取参加BaCl2后的溶液静置，然后取上层清液用稀H2SO4检验，假设有沉淀生成，说明所加BaCl2过量，否那么，不过量；用pH试纸可检验出所加HCl是否适量。［反问］那么，是不是经过上述程序处理后的食盐水就可进入电解槽了呢［师］非也！［讲解］上述方法处理后的盐水仍含有一些Ca2＋、Mg2＋等金属离子，由于这些阳离子在碱性环境中会生成沉淀，损坏离子交换膜，因此该盐水还需送入阳离子交换塔，进一步通过阳离子交换树脂除去Ca2＋、Mg2＋等。这时的精制盐水就可以送往电解槽中进行电解了。由电解槽流出的阴极液中含有30%的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、枯燥、净化、压缩后可得到液氯。［过渡］NaOH、Cl2和H2都是重要的化工原料，其可以进一步加工成多种化工产品而广泛用于各工业。下面，我们就来了解一下以氯碱工业为根底的化工生产。［板书］三、以氯碱工业为根底的化工生产［师］NaOH、H2、Cl2这三种物质对我们并不陌生，请大家分组讨论和归纳出它们各自的用途。［学生分组讨论，并进行答复交流］［投影总结］氯碱工业某些产品的用途烧碱是根本化工原料之一，它主要用于制造有机化学品、造纸、肥皂、玻璃、纺织、印染等行业。氯气的用途非常广泛，最早用于制造漂白粉，以后又扩展到一系列无机氯产品，其中主要有液氯、盐酸及漂粉精、次氯酸钠等漂白消毒系列产品。氯气曾大量用于制造有机氯农药，如六六六、DDT、多氯联苯等，后来人们发现它们会造成严重的环境污染并在生物体内残留，因此已停止生产和使用。但氯仍是生产某些高效低毒的农药如速来威、含氯菊酯等的原料。有机合成方面，氯有更广泛和更大量的用途。其中用量最大的是生产聚氯乙烯(PVC)树脂。聚氯乙烯是仅次于聚乙烯的世界第二大塑料品种，生产1t聚氯乙烯树脂约需氯0.6t。氯还用于生产含氯溶剂、环氧树脂、泡沫塑料、氯丁橡胶、氟氯烃等。氢气也是很有用的原料。它除用于合成氯化氢以制取盐酸和聚氯乙烯外，另一重大用途是植物油加氢生产硬化油。此外还用于炼钨、复原金属氧化物、生产多晶硅以及有机物的加氢等。［讲解］由以上讨论可以看出，氯碱工业及其相关产品几乎涉及国民经济及人民生活的各个领域，故氯碱工业及以氯碱工业为根底的化工生产在国民经济开展中起着很重要的作用。以氯碱工业为根底的化工生产及产品的主要用途我们可简单归纳如下：［投影］氯碱工业产品［引导学生参看课本彩图：氯碱工业产品］［过渡］那么，我国氯碱工业的开展情况又是怎样的呢请大家阅读课本“我国氯碱工业的开展〞［学生阅读］［投影］我国烧碱产量的开展统计简图下面，是上海天原的概况，请大家参阅：［投影］上海天原(集团)是中国最大的氯碱企业，拥有总资产50亿元，净资产30亿元，工艺技术和自动化控制到达90年代初国际水平。1996年，天原集团完成工业总产值23.96亿元，销售收入29亿元，实现利润总额2.85亿元，主要产品烧碱完成40.29万吨，PVC总量到达23.02万吨，为历年之最，出口创汇4551.7万美元，产销率100%。综合实力列全国化工行业第三强，氯碱行业第一强。上海天原集团主营碱、氯、氟、塑四大系列22种产品，年产各种化工根底原料160万吨。其中离子膜法烧碱技术与规模列全国第一，烧碱产销量列全国第一，国内市场占有率达8%；烧碱出口量列全国第一，约占全国出口量的60%(中国烧碱产量已列世界第二位)；乙烯氧氯化法聚氯乙烯技术与规模列全国第一，聚氯乙烯产销量列全国第一，国内市场占有率达16%，是国内最大，品种最全、技术最优的氯碱厂产品基地，申峰牌聚氯乙烯是上海市名牌产品。［讲解］近年来，我国的氯碱工业在产量、质量、品种、生产技术方面都得到很大开展。但同时人们也发现氯碱工业及其一些产品对环境有着较大的污染作用。例如，现已查明某些有机氯溶剂有致癌作用，氟氯烃会破坏臭氧层等。但随着人们环境保护意识的增强，人们对以氯碱工业为根底的化工生产过程中所造成的污染及其产品对环境造成的影响越来越重视。如现在已停止使用和生产某些有害的有机氯产品。像DDT、六六六等含氯农药就是被禁用产品，以前被冰箱所普遍使用的制冷剂氟利昂也正在逐渐地被其他制冷剂所取代。［投影练习］氯碱厂电解饱和食盐水制取烧碱的工艺流程示意图如下：依据上图，完成以下填空：(1)在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生的反响为；与电源负极相连的电极附近，溶液pH(填“不变〞“升高〞或“下降〞)(2)如果粗盐中SO含量较高，必须添加钡试剂除去SO，该钡试剂可以是：A.Ba(NO3)2B.BaCl2C.BaCO3(3)为有效除去粗盐中的Ca2＋、Mg2＋、SO，参加试剂的合理顺序为：A.先加NaOH，后加钡试剂，再加Na2CO3B.先加NaOH,后加Na2CO3,再加钡试剂C.先加钡试剂，后加NaOH，再加Na2CO3(4)假设采用无隔膜电解槽电解冷的食盐水，Cl2与NaOH充分接触，产物仅是NaClO和H2，相应的化学方程式为分析讲解：此题考查应用电解原理及除杂知识分析氯碱工业一些具体问题。(1)电解NaCl溶液时，电极反响式分别为：阳：2Cl－－2e－===Cl2阴：2H＋＋2e－===H2↑，其中与电源负极相连的阴极因H＋放电破坏了水的电离平衡，使溶液中OH－浓度增加，故溶液的pH升高。(2)除杂质的原那么是除去杂质的同时，不能引入新的杂质。除NaCl中的SO，假设加Ba(NO3)2，会引入新的杂质NO，假设加BaCO3，对除去SO无济于事，加BaCl2符合题意。(3)必须先加过量的钡试剂，除去SO，此时溶液中又多出了Ba2＋杂质，后加Na2CO3，可在除去Ca2＋的同时，除去过量的Ba2＋，过量的CO可最后加适量酸除去，假设采取最后加钡试剂的方法，那么溶液中过量的Ba2＋无法除去。答案：(1)2Cl－－2e－===Cl2↑升高(2)B(3)AC(4)NaCl＋H2ONaClO＋H2↑［小结］本节课我们重点讲了食盐水的精制和以氯碱工业为根底的化工生产，同时了解了我国氯碱工业开展的一些状况。［布置作业］习题：三、3、4●板书设计第二节氯碱工业(第二课时)二、离子交换膜法制烧碱2.食盐水的精制Ba2＋＋SO===BaSO4↓Mg2＋＋2O