氯碱生产1.ppt

单击此处编辑母版标题样式,氯碱生产,氯碱生产,你知道吗,1,、粗盐中含有钙离子、镁离子、硫酸根离子应该如何除去？,2,、电解硫酸铜、氯化钠、氯化铜、氢氧化钠的电极反应以及总反应如何书写？阴极的放电顺序为？阳极的放电顺序为？,阳极放电,：,S,2-,I,-,Br,-,Cl,-,OH,-,含氧酸根,F,-,阴极放电,：,Ag,+,Fe,3+,Cu,2+,H,+,Fe,2+,Zn,2+,H,+,Al,3+,Mg,2+,Na,+,3,、电解饱和食盐水时可能存在的副反应有哪些？,阅读全文，回答以下问题,1,、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？,2,、如何检验阳极产物？如何检验阴极产物？本装置如何避免副反应发生？,3,、观察图,2-9,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？,4,、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，指出步骤的关键？,5,、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？,6,、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,极,阳离子得电子发生,还原,反应,电极材料或阴离子失电子发生,氧化,反应,电解质溶液,阴极：,2H,+,+2e,=H,2,阳极：,2Cl,+2e,=Cl,2,溶液中存在的离子为：,Na,+OH,形成,NaOH,但是，阳极形成的,Cl,2,在通过溶液冒出时会发生,Cl,2,+2NaOH=NaClO+NaCl+H,2,O,精制食盐水的操作步骤,用什么试剂逐一除去,Ca,2+,、,Mg,2+,、,Fe,3+,、,SO,4,2-,等杂质,要求所用试剂只有过量才能除净这些杂质？,加入稍过量,BaCl,2,溶液,加入稍过量的,NaOH,溶液,其中、顺序可以交换。,加入稍过量的,Na,2,CO,3,溶液,过滤,（除去,Mg(OH),2,、,Fe(OH),3,、,BaSO,4,、,CaCO,3,、,BaCO,3,及泥沙等）；,在滤液中加,适量盐酸,（除去过量的,CO,3,2,，,调节溶液的,pH,）；,通过,阳离子交换树脂,（除去残留的微量,Ca,2+,、,Mg,2+,等离子）。,氯碱生产的核心,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,核心,。,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,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。,2NaCl+2H,2,O 2NaOH+Cl,2,+H,2,阳离子交换膜法电解,离子交换膜,1,、生产设备名称,：,离子交换膜电解槽,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。,2,、添加原料,阳极室：精制的饱和食盐水,阴极室：添加纯水（加一定量的,NaOH,溶液）,3,、,离子交换膜的作用,：,(1),防止,Cl,2,和,H,2,混合而引起爆炸,(2),避免,Cl,2,与,NaOH,反应生成,NaClO,，,影响,NaOH,的产量,法拉第电解定律,1,、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的电量成正比。,2,、法拉第电解第二定律：,在电解时，电极上每通过,96500,库仑的电量就会有,1mol,电子发生转移，产生,1/Zmol,（,Z,是电极上放电离子得失的电子数）电解产物。,F=,N,A,Q,e,=6.023,10,23,1.602,10,-19,练习与实践,1,氯碱厂电解饱和食盐水制取,NaOH,的工艺流程示意图如下：,依据上图，完成下列填空：,在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生反应的化学方程式为,，与电源负极相连的电极附近，溶液,pH,值,（选：不变、升高或下降）工业食盐含,Ca,2+,、,Mg,2+,等杂质。精制过程发生反应的离子方程式为,，,化 盐,精 制,电 解,脱盐,粗盐,H,2,O,NaOH,Na,2,CO,3,Cl,2,H,2,50%NaOH,溶液,沉 渣,NaCl,晶体,练习与实践,1,如果粗盐中,SO,4,2-,含量较高，必须添加钡式剂除去,SO,4,2-,，该钡试剂可以是A,、,Ba(OH),2,B,、,Ba(NO,3,),2,C,、,BaCl,2,为有效除去,Ca,2+,、,Mg,2+,、,SO,4,2-,，加入试剂的合理顺序为,。,A,、先加,NaOH,，后加,Na,2,CO,3,，再加钡试剂,B,、先加,NaOH,，后加钡试剂，再加,Na,2,CO,3,C,、先加钡试剂，后加,NaOH,，再加,Na,2,CO,3,脱盐工序中利用,NaoH,和,NaCl,在溶解度上的差异，通过,、,（填写操作名称）除去,NaCl,。,在隔膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极区和阴极区，防止,Cl,2,与,NaOH,反应；采用无隔膜电解冷的食盐水时，,Cl,2,与,NaOH,充分接触，产物仅是,NaClO,和,H,2,，相应的化学方程式为,。,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、氧气、氢氧化钠和硫酸四种纯净物，试设计,实验装置图,。,阴离子交换膜,阳离子交换膜,Na,2,SO,4,O,2,H,2,SO,2-,4,Na,+,练习与实践,3,海洋是一座巨大的宝藏，海水中蕴含,80,多种元素。氯碱工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（如下图,1,所示）,写出两极电极反应式，阳极,，阴极,；,图,1,中,a,和,b,分别是,、,；,石棉隔膜的作用,。,练习与实践,3,随着科技的发展，电解工艺不断革新，电解效率和产品纯度得到提高。,20,世纪,80,年代起，隔膜法电解工艺逐渐被离子膜电解技术取代。,离子膜电解槽（如图,2,）中分别是,、,。,已知一个电子的电量,是,1.60210,-19,C,，在离,子膜电解饱和食盐水时,通过电子,1.92910,5,C,，,则产生氯气,mol,，,氢气,L,（在标准状,况下），,NaOH,g,。,练习与实践,3,右图是工业上生产镁的流程。,写出下列反应的化学方程式：,a,、沉淀池中,；,b,、电解,；,整个生产流程中循环使用的物质是,。,简述把氯化镁的水,合晶体加热使之脱水,转化为无水氯化镁的,操作过程,。,