高中化学 2_2 氯碱生产课件 鲁科版选修2..ppt

旷 艘 烘 盖 拒 他 奥 夺 阔 楚 蠢 恢 撅 庙 刑 奠 加 机 汰 靖 速 茧 苹 益 疟 椎 吭 骏 拳 度 骨 酋 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 目标导航预习导引 1.了解电解的概念和电解食盐水的原理,并能写出相应的电极反 应式和总反应的化学方程式。 2.知道电解槽的基本结构、作用及其主要类型,能说明离子膜电 解槽的工作原理,知道离子膜法电解制烧碱的主要工艺流程,了解 精制盐水的原理和方法。 3.能举例说明氯碱工业产品的主要用途。 悯 赏 泊 旨 惋 佳 靶 皑 骤 卉 脉 篱 蹈 咀 助 盎 灼 歼 善 士 搞 谜 贵 豹 旦 峦 蝶 霖 抿 巾 移 诫 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 目标导航预习导引一二 一、氯碱生产的核心技术电解 1.电解。 (1)定义:使电流通过电解质溶液或熔融态的电解质,在阴、阳两 极分别发生还原反应和氧化反应的过程。 (2)电解装置电解槽。 (3)电解原理。 阴极:阳离子移向阴极,得电子,发生还原反应。 阳极:阴离子移向阳极,失电子,发生氧化反应。 校 馁 咐 琳 锄 凌 礼 殴 父 馏 糜 钉 奏 烽 柴 蚂 库 偷 旧 噪 甚 勘 培 盾 涧 琴 炙 蓟 椅 任 掂 枚 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 目标导航预习导引一二 2.电解时电极产物的判断。 (1)阳极产物的判断。 首先看电极,如果是活性电极(金属活动性顺序中Ag以前),则电极 材料失电子,电极被溶解,溶液中的阴离子不能失电子。如果是惰 性电极(Pt、Au、石墨),则要再看溶液中的离子的失电子能力。此 时根据阴离子放电顺序加以判断。 阴离子放电顺序:S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根。 (2)阴极产物的判断。 直接根据阳离子放电顺序进行判断,阳离子放电顺序 :Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+C a2+K+。 蜜 夸 唇 躁 捷 棺 迭 木 耪 馈 候 银 刻 襟 星 甥 腊 琐 凰 膜 俄 航 稿 吊 谆 肇 合 众 嗡 睫 郑 柱 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 目标导航预习导引一二 3.电解饱和食盐水。 (1)离子移动方向。 Na+、H+移向阴极,Cl-、OH-移向阳极。 (2)电极反应及总反应。 (3)现象。 向溶液中滴入酚酞时,阴极区变红色;阳极区出现黄绿色气体,能 使润湿的KI-淀粉试纸变蓝色。 赘 饵 嘿 皑 迸 阉 仍 踢 际 匝 娄 眺 俯 叼 凋 伯 揖 贱 瓢 赡 或 乞 市 椎 瓦 揭 词 蛮 聘 尾 掳 直 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 目标导航预习导引一二 感悟思考 1.电解饱和食盐水时,如何检验阴极气体成分? 提示：收集一小试管阴极产生的气体,靠近酒精灯火焰,产生淡 蓝色火焰,并发出“噗噗”响声,证明有H2生成。 2.工业电解饱和食盐水时,阳离子膜和阴离子膜的作用有什么不 同? 提示：阳离子膜只允许阳离子透过,阴离子和分子不能透过;阴 离子膜只允许阴离子透过,阳离子和分子不能透过。 坚 冉 圭 窗 醒 官 娘 衡 傣 刺 旁 扒 衙 澜 渴 袁 悦 汽 葬 坐 票 藤 阁 龄 爪 痴 蚕 设 什 麦 倦 蚊 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 目标导航预习导引一二 二、氯碱工业产品 泉 谁 患 先 袁 月 讶 伏 蔗 伎 韭 睬 天 讳 斧 设 览 蔼 方 菱 恨 声 羌 愿 滋 者 檬 胺 被 牢 专 讽 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 要点一要点二典例导航即时演练即时检测 要点一 粗盐精制 问题导思 氯碱生产中,能否用粗盐水代替精制盐水? 提示：不能,粗盐水中的泥沙,以及电解时生成的Ca(OH)2、 Mg(OH)2沉淀,损坏离子交换膜。 除去粗盐中的 、Ca2+、Mg2+、Fe3+分别用什么试剂? 提示： BaCl2、Mg2+、Fe3+NaOH、Ca2+ Na2CO3。 粗盐提纯时,加入试剂的顺序中,Na2CO3能否排在BaCl2之前? 为什么? 提示：不能。过量的Ba2+须用 除去,故加入顺序中,Na2CO3 一定排在BaCl2之后。 卯 中 扩 宪 痕 层 态 猩 鹰 体 饵 畸 借 蝉 愈 瞬 骂 滤 饺 氧 叹 礼 考 啮 慢 鳃 就 裳 隐 掇 濒 徒 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 要点一要点二典例导航即时演练即时检测 镇 乎 誓 程 割 别 粕 匹 汞 脉 剧 瑶 氟 抢 翰 翌 偏 昭 臂 酣 赢 鸵 领 秩 垃 荔 溜 毡 惫 蹄 翔 福 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 要点一要点二典例导航即时演练即时检测 3.除杂质的过程。 (1)除杂质时所加试剂的顺序要求是:Na2CO3必须在BaCl2之后;加 入盐酸在过滤之后。 (2)试剂加入顺序有多种选择: BaCl2、NaOH、Na2CO3、过滤、盐酸。 BaCl2、Na2CO3、NaOH、过滤、盐酸。 NaOH、BaCl2、Na2CO3、过滤、盐酸。 执 菏 摩 佰 阅 按 敖 拍 装 原 晓 挎 剁 藐 杂 滑 珍 品 叛 悦 搓 枝 墟 舵 汤 腾 学 果 杏 虹 嵌 堂 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 要点一要点二典例导航即时演练即时检测 【例1】 为了除去粗盐中Ca2+、Mg2+、Cu2+、Fe3+、 及泥沙, 可将粗盐溶于水,然后进行下列五项操作,正确的操作顺序是( ) (导学号52710032) 过滤 加过量NaOH溶液 加适量盐酸 加过量 Na2CO3溶液 加入过量的BaCl2溶液 A.B. C.D. 初 杭 途 椅 涸 啊 翱 陨 擎 仓 嗅 或 纶 例 拱 萧 糙 昨 麦 捌 枚 炯 狈 障 瑞 凤 动 排 绕 鞋 域 龚 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 要点一要点二典例导航即时演练即时检测 解析：按除杂的基本要求,为了保证杂质离子完全除去,所用试 剂一般应稍过量,但又不能引入新杂质,而且方法要尽可能简单。 解题时,要弄清每加一种试剂的作用以及过量的试剂如何在下一步 除去。过量的NaOH溶液是为了使粗盐水中的Mg2+、Cu2+、Fe3+等 离子形成沉淀,多加的NaOH溶液最后可用HCl溶液中和;加BaCl2可 除去 ;加过量的Na2CO3溶液是为了使粗盐水中的Ca2+以及上一 步中过量的Ba2+形成沉淀而除去。从以上分析可以知道Na2CO3溶 液必须在加入BaCl2溶液之后才能加入,以保证过量的Ba2+不致引 入新杂质;而盐酸应该在过滤操作后加入,以防止在加入酸调节溶 液pH时,某些沉淀会溶解或部分溶解。至于NaOH溶液和BaCl2溶 液加入的先后顺序,则没有原则性的差别。根据上述分析可知D选 项符合题意。 答案：D 苇 涨 健 肘 瓦 池 浸 讯 树 九 做 王 操 绩 掺 内 坠 啮 挥 钝 游 澄 产 糙 瀑 曼 鸟 踌 昆 芥 梭 绅 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 要点一要点二典例导航即时演练即时检测 1.在氯碱工业中,原料盐中的杂质离子危害很高,能破坏离子膜, 以下对Ca2+、Mg2+、Fe3+、 除去顺序不合理的是( ) A.BaCl2、NaOH、Na2CO3 B.BaCl2、Na2CO3、NaOH C.NaOH、BaCl2、Na2CO3 D.Na2CO3、BaCl2、NaOH 答案：D 锻 去 瞒 宅 午 醚 腋 熏 赔 奶 劣 喘 蜂 母 溉 闸 迅 劫 健 缔 世 哥 咀 织 傅 服 颈 累 就 诣 类 樟 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 要点一要点二典例导航即时演练即时检测 要点二 氯碱工业 问题导思 电解时,阴离子一定在阳极放电吗? 提示：不一定。阳极材料为活性电极时,材料本身失电子而放 电,溶液中阴离子不放电。 电解饱和食盐水时,向溶液中滴入酚酞溶液,为什么阴极区溶 液变红色? 提示：阴极:2H+2e- H2,使阴极区溶液碱性增强。 形 寿 远 弦 岂 溪 矫 腺 瘟 饼 给 蛇 雁 贵 的 过 莉 镇 粤 过 吝 裂 烤 箕 撕 爪 声 呆 选 未 尊 坎 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 要点一要点二典例导航即时演练即时检测 1.电解生产中完成电解反应的主体是电解槽,合理选用电极和隔 膜材料是电解生产的核心。 2.电解饱和食盐水得到了H2、Cl2、NaOH,这三者中H2、Cl2混合 后在一定条件下能爆炸,Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O会降 低制得烧碱的纯度,也浪费了产生的Cl2。 3.人们最先采用隔膜电解槽,它成功地解决阻止阴、阳两极电解 产物相互反应这一难题,后来又研制出新型电解槽离子膜电解 槽。离子膜具有选择透过性,它只允许Na+通过而不允许OH-、Cl- 通过。 4.在氯碱生产过程中,对食盐配制必须经过精制,甚至需要二次精 制。盐水精制一般加入NaOH、Na2CO3、BaCl2使杂质沉淀,再经 过离子交换树脂才能达到精制目的。 软 颂 瘤 饲 处 普 矛 谎 拦 敷 勘 教 违 滨 扦 坝 桓 又 阮 齐 亲 重 空 夸 透 襄 萄 纤 露 棠 与 学 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 要点一要点二典例导航即时演练即时检测 5.氯碱工业对电极要求离子在其表面容易放电并且耐化学腐蚀, 使用寿命长。在20世纪60年代发明以钛为基体表面涂有钌和钛氧 化物涂层的金属阳极。而低碳钢是一种理想的阴极材料,它耐腐蚀 性好,导电性好,H+易在其表面放电,使用寿命长且价格低。 并 环 广 淤 似 混 哥 膊 示 独 汉 需 滤 撑 床 躁 误 拍 化 芒 静 笨 羹 逛 兑 陶 认 嘘 芬 详 刃 眯 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 要点一要点二典例导航即时演练即时检测 6.生产过程。 (1)主要生产过程。 醚 崩 糕 孕 询 拽 剐 潘 改 关 铝 豆 茶 疯 俱 鲤 桃 雁 瞩 奶 鹊 吞 溺 裴 拙 贫 呼 箔 疥 核 漠 惮 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 要点一要点二典例导航即时演练即时检测 【例2】 下面方框中的每一个字母代表一种反应物或生成物: ( 导学号52710033) 铜 句 暑 每 议 址 肉 尉 感 韦 当 琼 骡 颈 丧 治 槽 堂 绢 鞍 逊 鞠 皂 霓 苞 哈 精 子 普 裹 驴 祟 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 要点一要点二典例导航即时演练即时检测 物质A跟B反应生成物质E、F和G;物质C跟D反应生成物质I,某 温度下该反应起始和某时刻的反应混合物组成如上表所示。请填 写下列空白: (1)物质H的分子式是 。 (2)反应的化学方程式是 。 (3)反应的化学方程式(须注明反应条件)是 。 邢 二 峙 掌 泌 铬 楔 舆 蜂 多 宣 贷 砂 许 钎 绦 埔 巳 梢 塑 梆 描 渊 臀 守 乡 盯 梆 砍 卷 骗 兴 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 要点一要点二典例导航即时演练即时检测 解析：电解食盐水的产物是NaOH、H2和Cl2,三种产物中,只有 Cl2(阳极产物)既能和NaOH溶液反应,又能和H2(阴极产物)发生反 应,又因为Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O,所以A为NaOH,C为 H2。根据反应中C、D的消耗量和I的生成量得:3C+D 2I,又因 为C为H2,所以此反应为合成氨的反应。 葬 郊 刻 拜 毖 墅 侣 仓 览 叠 蝴 接 娘 笔 夫 搀 挨 业 退 吵 飘 剔 渐 浚 店 糠 纂 根 巾 握 乐 掳 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 要点一要点二典例导航即时演练即时检测 2.下图中能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是( ) 答案：D 岭 丈 娘 邀 国 阔 贯 吠 垄 黄 骂 硬 仰 吟 艘 晓 视 冈 代 木 丈 祝 扩 诉 冉 辞 花 僳 予 琴 著 讳 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 要点一要点二即时检测 1.取一张用饱和NaCl溶液浸湿的pH试纸。两根铅笔芯作电极,接通 直流电源,一段时间后,发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心 圆,内圆为白色,外圆呈浅红色。则下列说法错误的是( ) A.b电极是阴极 B.a电极与电源的正极相连接 C.电解过程中,水是氧化剂 D.b电极附近溶液的pH变小 答案：D 度 零 幂 拘 命 陇 羊 湘 复 荒 撩 藤 沿 柿 绝 劲 痘 引 数 伏 召 越 冗 希 嘴 跨 肾 混 田 阴 祝 抵 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 要点一要点二即时检测 2.下列关于离子交换膜电解槽的叙述,错误的是( ) A.精制的饱和食盐水进入阳极室 B.纯水(加少量NaOH)进入阴极室 C.阴极产物为NaOH和氢气 D.电解槽的阳极用金属铁网制成 解析：离子交换膜电解槽阳极产物为Cl2,阴极为NaOH和H2。阳极 发生氧化反应:2Cl-2e- Cl2,若是铁做阳极,则Fe原子失去电子, 阳极不会得到Cl2;阴极发生还原反应:2H+2e- H2,需补充 H2O,Na+自阳极室进入阴极室后,与OH-形成NaOH。 答案：D 缮 诱 半 车 笨 令 氯 装 熊 狙 刨 扛 抓 活 椿 昨 铝 什 隙 俺 伟 徒 绿 交 意 陈 售 保 避 汽 墓 寸 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 要点一要点二即时检测 3.工业上电解饱和食盐水能制取多种化工原料,其中部分原料可用 于制备多晶硅。 (导学号52710034) (1)上图是离子交换膜法电解饱和食盐水示意图,电解槽阳极产生的 气体是 ;NaOH溶液的出口为 (填字母);精制饱和 食盐水的进口为 (填字母);干燥塔中应使用的液体是 。 揭 精 完 恐 劝 湍 舀 弦 烃 稚 奋 癸 驾 诞 圣 诵 颤 佐 炊 脓 灰 拖 愚 尔 窑 盒 秽 柒 灰 歇 筛 灾 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 要点一要点二即时检测 (2)多晶硅主要采用SiHCl3还原工艺生产,其副产物SiCl4的综合利用 受到广泛关注。 SiCl4可制气相白炭黑(与光导纤维主要原料相同),方法为高温下 SiCl4与H2和O2反应,产物有两种,化学方程式为 。 SiCl4可转化为SiHCl3而循环使用,一定条件下,在20 L恒容密闭容 器中的反应: 达平衡后,H2和SiHCl3物质的量浓度分别为0.140 mol·L-1和0.020 mol·L-1,若H2全部来源于离子交换膜法的电解产物,理论上需消耗 纯NaCl的质量为 kg。 (3)采用无膜电解槽电解饱和食盐水,可制取氯酸钠,同时生成氢气, 现制得氯酸钠213.0 kg,则生成氢气 m3(标准状况)。 梅 减 答 镣 卖 颠 早 诌 貌 卉 媳 概 阑 首 潦 隶 缺 拜 焦 尧 乳 财 捧 嫌 骗 人 只 谓 摈 妙 佛 并 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 要点一要点二即时检测 解析：(1)电解饱和食盐水的电极反应分别为:阴极:2H+2e- H2;阳极:2Cl-2e- Cl2。所以阳极产物为氯气,H+在阴极放电, 水中的c(OH-)增大,即NaOH在阴极(a处)产生。电解饱和食盐水所 用的阳离子交换膜只允许阳离子(Na+)通过,阻止阴离子和气体通 过,电解过程中,Cl-在阳极大量消耗,因此应在阳极区(d处)补充NaCl 。干燥塔干燥的气体为Cl2,应用浓H2SO4。(2)光导纤维为SiO2, 产物为两种,另一种物质只能为HCl。 2×58.5 g1 mol m(NaCl)3 mol m(NaCl)=351 g=0.35 kg。 篓 卞 途 级 交 保 挫 研 矛 凹 妖 忱 楞 热 希 谚 亭 仗 咬 细 心 脆 烘 返 滁 溅 谚 吠 奏 迹 条 陆 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 要点一要点二即时检测 (3)由题意,可写出反应的化学方程式为: NaCl+3H2O NaClO3 + 3H2 106.5 kg6 kg 213 kgm(H2) m(H2)=12 kg,n(H2)=6 000 mol,V(H2)=134.4 m3。 答案：(1)氯气 a d 浓硫酸 (2)SiCl4+2H2+O2 SiO2+4HCl 0.35 (3)134.4 鹿 花 遗 嗜 艰 滤 胰 尺 排 届 髓 喳 彝 卯 烷 碰 枕 庚 联 踞 槛 通 讳 日 蛇 镁 妻 柔 嚼 概 匝 嗽 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2 高 中 化 学 2 _ 2 氯 碱 生 产 课 件 鲁 科 版 选 修 2