42氯碱工业.docx
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42氯碱工业
教案15(4-2-1氯碱工业)
第二节氯碱工业
学习目标
1.掌握电解饱和食盐水的基本原理及其产品的主要用途。
2.了解先进的电解制碱技术离子交换膜法。
3.巩固工业制碱原理。
了解以氯碱工业为基础的化工生产及产品的主要用途。
4.了解以氯碱工业为基础的化工生产过程的污染及其产品对环境污染。
培养学生的良好的环保意识。
学习过程
一、自学探究
1.(课本56页图4---7)
一根碳棒作阳极,一根铁棒作阴极,即电极为_______电极,溶液中存在的离子有_________。
根据放电的先后顺序,阳极电极反应式为______________。
阴极电极反应式为_______________。
总反应式为:
________________。
电解前向溶液中滴加酚酞,现象_____________,随着电解反应的进行,溶液颜色由_______________,两极极板上都有_______________产生,如何检验气体的种类?
(可再思考一下:
若是阴、阳极都用铁电极或都用石墨电极时所发生的电极反应有什么差异?
电解过程中溶液中各种离子的浓度会怎样变化?
电解时阴阳两极分别产生氯气和氢气,理论上生成的氢气的体积、氯气的体积应该相等,但实验可观察到阳极上产生的气泡明显比阴极产生的气泡少,为什么?
)
2.见教材61页图4-13电解饱和食盐水装置。
(1)碳棒和铁钉可以交换使用吗?
为什么?
(2)教材第61页讨论2。
二、总结与评价
[总结]
1.在饱和食盐水中接通直流电源后,溶液中带负电的OH—、和Cl—向阳极移动,由于Cl—比OH—容易失去电子,在阳极被氧化成氯原子,氯原子结合成氯分子放出;溶液中带正电的Na+、和H+向阴极移动,由于H+比Na+容易失去电子,在阴极被还原成氢原子,氢原子结合成氢分子放出;在阴极上得到NaOH。
2.氯碱工业所得的NaOH、Cl2、H2都是重要的化工生产原料,进一步加工可得多种化工产品,涉及多种化工行业,如:
有机合成、医药、农药、造纸、纺织等,与人们的生活息息相关。
[例题讲解]
[例题]某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器,用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液,通电时,为使氯气被完全吸收,制得有较强杀菌能力的消毒液,设计了如图的装置,则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是()B
(A)a为正极,b为负极;NaClO和NaCl
(B)a为负极,b为正极;NaClO和NaCl
(C)a为阳极,b为阴极;HClO和NaCl
(D)a为阴极,b为阳极;HClO和NaCl
[分析讲解]从该家用环保型消毒液发生器的制作者来讲,这是化学原理的灵活应用。
从这道题的解答来分析,只不过是电解氯化钠水溶液和氯气性质的综合。
电解氯化钠水溶液时,阴极产生H2、NaOH,阳极产生Cl2,为了使生成的氯气跟氢氧化钠溶液充分接触并反应,显然应该是电解池的下端产生氯气。
所以,a为负极、b为正极。
产物是NaClO和NaCl。
选B。
[评价]
1.在制玻璃、肥皂、造纸、纺织等工业生产中都需要的物质是()。
A.氧化钙B.石灰石C.氯化钠D.纯碱
2.关于工业生产的下列叙述,不正确的是()。
A.将氢气和氯气混合后光照,使其反应生成氯化氢,再用水吸收得盐酸
B.用硝酸镁作吸水剂,将稀硝酸蒸馏,浓缩制得95%以上的浓硝酸
C.以石灰石、纯碱、石英为原料,在玻璃窑中加强热制取普通玻璃
D.工业上采用电解熔融氯化镁的方法制取金属镁
3.取PH=4的某电解质溶液1.00L,用Pt电极进行电解,经过一段时间后,测得溶液的PH=1,且阴阳两极产物的物质的量之比为2:
1,则该电解质溶液是()。
A.盐酸B.氯化钾溶液C.硝酸银溶液D.硫酸铜溶液
4.用电解水的方法分析水的组成时,需要加入一些电解质以增强水的导电性,不宜加入的物质是()。
A.Na2SO4B.NaNO3C.KOHD.CuSO4
5.干电池的负极反应是:
Zn–2e=Zn2+,现以干电池作电源电解33.4g34%的硝酸钾溶液,一段时间后,测得溶液中溶质的质量分数为37.8%,则干电池中消耗锌的物质的量为()。
A.0.3molB.0.05molC.0.2molD.0.1mol
6.用Cl2对饮用水消毒已有百年历史,这种消毒方法会使饮用水中的有机物发生氯代,生成有机化合物,对人体有害,世界环保联盟即将全面禁止用氯气对饮用水消毒,建议推用广谱性高效消毒剂二氧化氯(ClO2)
(1)使用作饮用水消毒剂的优点是:
。
(2)目前欧洲一些国家有用NaClO3氧化浓盐酸来制取ClO2同时有Cl2生成,且Cl2的体积为ClO2的一半,这一反应的化学方程为:
。
(3)我国最近研制成功用Cl2氧化NaClO2(亚氯酸钠)制得ClO2(在N2的保护下),这一反应化学方程式为:
。
这一方法的优点是:
。
(4)ClO2有很强的氧化性。
因此,常被用作消毒剂,其消毒的效率(以单位质量得到的电子数表示)是Cl2的___________倍。
第四单元针对性测试题
一、选择题:
1.如下图所示,铜片和锌片用导线连接后插入番茄里,
锌片是()。
A.阳极B.正极C.阴极D.负极
2.下列叙述中不正确的是()。
A.电解池的阳极上发生氧化反应,阴极上发生还原反应
B.原电池跟电解池连接后,电子从电池负极流向电解池阳极
C.电镀时,电镀池里的阳极材料发生氧化作用
D.电解饱和食盐水时,阴极得到氢氧化钠溶液和氢气
3.电解硫酸铜溶液时,若要求达到以下几点:
阳极质量减少,
阴极质量增加,
电解液中[Cu2+]不变,则可选用的电极是()。
A.纯铜作阳极,含锌、银的铜合金作阴极
B.含锌、银的铜合金作阳极,纯铜作阴极
C.用纯铁作阳极,用纯铜作阴极
D.用石墨作阳极,用惰性电极作阴极
4.下列叙述能说明金属甲比金属乙活泼的实际事实是()。
A.同价态的阳离子,甲的氧化性比乙强
B.将甲、乙作电极与稀硫酸酸溶液组成原电池,甲是负极
C.在氧化还原反应中,甲原子失去的电子比乙原子失去的电子多
D.常温下,甲能和NaOH溶液反应,而乙不能
5.在25ºC时,将两根铂电极插入一定量的硫酸钠饱和溶液中进行电解,当电路中有amol电子转移时,溶液中析出mgNa2SO4·10H2O晶体。
若温度不变,在剩余溶液中溶质的质量分数为()。
A.
×100%B.
×100%
C.
×100%D.
×100%
6.常温时,将500mlPH=5的CuSO4溶液用石墨电极电解一段时间,测得溶液的PH变为2,若使溶液的浓度、PH与电解前相同,可采用的方法()。
A.向溶液中加入0.245gCu(OH)2
B.向溶液中加0.31gCuSO4
C.向溶液中加0.0025molH2SO4并加热
D.向溶液中加0.2gCuO
7.按A图装置进行实验,若图B的X轴表示
流入电极的电子的量,则Y轴不可能表示的情况
是()。
A.[Ag+]B.[NO3]
C.溶液的PHD.银棒的质量
8.溶液中含有两种溶液质—氯化钠和硫酸,他们的物质的量之比为3:
1。
用石墨做电极电解该溶液时,根据反应产物可明显分为三个阶段,则下列叙述不正确的是()。
A.阴极只析出氢气B.阳极先析出氯气后析出氧气
C.电解最后阶段为电解水
D.电解过程中溶液的PH不断增大,最后PH为7
9.甲、乙两个电解池均为Pt电极,且互相串联,甲池盛有AgNO3溶液,乙池中盛有一定量的某盐溶液,通电一段时间后,测得甲池中电极质量增加2.16g,乙池中电极上析出0.24g金属,则乙池中溶质可能是()。
A.CuSO4B.MgSO4C.Al(NO3)3D.Na2SO4
10.用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液,当阴极上增重a克时,在阳极上同时产生bL氧气(标准状况),从而可知M的相对原子质量为()。
A.22.4ax/bB.11.2ax/bC.5.6ax/bD.2.5ax/b
二、填空题:
11.氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下:
依照图示,完成下列填空:
在电解过程中,与电源正极相联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__________(选填:
不变,升高或下降)。
工业食盐含Ca2+、Mg2+等杂质,精制过程发生反应的离子方程式为________________。
如果粗盐中SO42-含量较高,必须添加钡试剂除去SO42-,该钡试剂可以是__________。
A.Ba(OH)2B.Ba(NO3)2C.BaCl2
为有效除去Ca2+、Mg2+、SO42-,加入试剂的合理顺序为_______(选填A、B、C,多填扣分)。
A.先加NaOH,后加Na2CO3,再加钡试剂。
B.先加NaOH,后加钡试剂,再加Na2CO3。
C.先加钡试剂,后加NaOH,再加Na2CO3。
脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异,通过______冷却、_______(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Cl2与NaOH反应;采用无隔膜电解冷的食盐水时,Cl2与NaOH充分接触,产物仅是NaClO和H2,相应的化学方程式为___________________。
12.由于Fe(OH)2极易被氧化,所以实验室很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀,应用下图电解实验可以制得白色的纯净的Fe(OH)2沉淀。
两电极材料分别为
石墨和铁。
a电极材料应为____,电极反应式为________________。
电解液C可以是__________。
A.纯净水B.NaCl溶液C.NaOH溶液D.CuCl2溶液
d为苯,其作用是______________,在加入苯之前对C应作何简单处理___________
为了在较短时间内看到白色沉淀,可采取的措施是________。
A.改用稀硫酸作电解液B.适当增大电源的电压。
C.适当减小两电极间距离D.适当降低电解液的温度。
若C中用Na2SO4溶液,当电解一段时间看到白色Fe(OH)2沉淀后,再反接电源电解,除了电极上看到气泡外,混合物中另一明显现象为_____________________。
三、计算
13.电解26.8%的食盐水1500g,若食盐的利用率为87.3%,求:
(1)在27℃和1.11×105大气压下可制得H2多少升?
(2)这些氢气和氯气全部化合成氯化氢,溶于水制成功31%的盐酸,其质量为多少g?
(3)电解液中氢氧化钠的质量分数浓度为多少?
参考答案
自我探究问题答案
电解
1.碱性Na+、Clˉ、H+、OH-2Cl-—2e=Cl2↑
2H++2e==H2↑2Cl-+2H2O===Cl2↑+H2↑+2OH-
无色,无色变成红色,气泡,阳极极板上产生的气体用湿润的淀粉,碘化钾试纸检验,阳极产生的气体,收集点燃听到噗的响声。
2.
不可以,此装置中,铁钉只起导电作用,如果交换,铁会放电。
逐渐溶解,不再电解食盐水,制取不出NaOH、Cl2。
、可以。
接通电源,哪一极析出铜,哪极为负极,则另一极为正极。
评价测练答案
1.D2.A3.D4.D5.D
6.
(1)ClO2具有强氧化性,是高效消毒剂,且不会与有机物发生氯代,是一种较理想的饮用水消毒剂。
。
(2)2NaClO3+4HCl=Cl2↑+2ClO2↑+2NaCl+2H2O
(3)2NaClO2+Cl2=2ClO2+2NaCl此法的优点是ClO2的收率高、质量好,无Cl2杂质。
(4)2.63
第四单元针对性练习答案
一、选择题:
1.D2.B3.A4.B5.D6.D7.D8.D9.A10.C
二、11.
(1)2Clˉ-2e=Cl2↑升高
(2)Ca2++CO32—=CaCO3↓
电解
电解
Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓(3)A、C(4)B、C(5)蒸发过滤
(6)NaCl+H2O===NaClO+H2↑或2NaCl+2H2O==H2↑+Cl2↑+2NaOH
Cl2+2NaOH====NaCl+NaClO+H2O
12.
铁,Fe-2e=Fe2+
B、C
隔绝空气,防止Fe(OH)2被氧化,加热。
、B、C
Fe(OH)2变成灰绿色,最后变成红褐色。
13.
(1)67.1L
(2)706.5g(3)18.74%
教案15(4-2-1氯碱工业)
第二节氯碱工业
学习目标
1.掌握电解饱和食盐水的基本原理及其产品的主要用途。
2.了解先进的电解制碱技术离子交换膜法。
3.巩固工业制碱原理。
了解以氯碱工业为基础的化工生产及产品的主要用途。
4.了解以氯碱工业为基础的化工生产过程的污染及其产品对环境污染。
培养学生的良好的环保意识。
学习过程
一、自学探究
1.(课本56页图4---7)
一根碳棒作阳极,一根铁棒作阴极,即电极为_______电极,溶液中存在的离子有_________。
根据放电的先后顺序,阳极电极反应式为______________。
阴极电极反应式为_______________。
总反应式为:
________________。
电解前向溶液中滴加酚酞,现象_____________,随着电解反应的进行,溶液颜色由_______________,两极极板上都有_______________产生,如何检验气体的种类?
(可再思考一下:
若是阴、阳极都用铁电极或都用石墨电极时所发生的电极反应有什么差异?
电解过程中溶液中各种离子的浓度会怎样变化?
电解时阴阳两极分别产生氯气和氢气,理论上生成的氢气的体积、氯气的体积应该相等,但实验可观察到阳极上产生的气泡明显比阴极产生的气泡少,为什么?
)
2.见教材61页图4-13电解饱和食盐水装置。
(1)碳棒和铁钉可以交换使用吗?
为什么?
(2)教材第61页讨论2。
二、总结与评价
[总结]
1.在饱和食盐水中接通直流电源后,溶液中带负电的OH—、和Cl—向阳极移动,由于Cl—比OH—容易失去电子,在阳极被氧化成氯原子,氯原子结合成氯分子放出;溶液中带正电的Na+、和H+向阴极移动,由于H+比Na+容易失去电子,在阴极被还原成氢原子,氢原子结合成氢分子放出;在阴极上得到NaOH。
2.氯碱工业所得的NaOH、Cl2、H2都是重要的化工生产原料,进一步加工可得多种化工产品,涉及多种化工行业,如:
有机合成、医药、农药、造纸、纺织等,与人们的生活息息相关。
[例题讲解]
[例题]某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器,用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液,通电时,为使氯气被完全吸收,制得有较强杀菌能力的消毒液,设计了如图的装置,则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是()B
(A)a为正极,b为负极;NaClO和NaCl
(B)a为负极,b为正极;NaClO和NaCl
(C)a为阳极,b为阴极;HClO和NaCl
(D)a为阴极,b为阳极;HClO和NaCl
[分析讲解]从该家用环保型消毒液发生器的制作者来讲,这是化学原理的灵活应用。
从这道题的解答来分析,只不过是电解氯化钠水溶液和氯气性质的综合。
电解氯化钠水溶液时,阴极产生H2、NaOH,阳极产生Cl2,为了使生成的氯气跟氢氧化钠溶液充分接触并反应,显然应该是电解池的下端产生氯气。
所以,a为负极、b为正极。
产物是NaClO和NaCl。
选B。
[评价]
1.在制玻璃、肥皂、造纸、纺织等工业生产中都需要的物质是()。
A.氧化钙B.石灰石C.氯化钠D.纯碱
2.关于工业生产的下列叙述,不正确的是()。
A.将氢气和氯气混合后光照,使其反应生成氯化氢,再用水吸收得盐酸
B.用硝酸镁作吸水剂,将稀硝酸蒸馏,浓缩制得95%以上的浓硝酸
C.以石灰石、纯碱、石英为原料,在玻璃窑中加强热制取普通玻璃
D.工业上采用电解熔融氯化镁的方法制取金属镁
3.取PH=4的某电解质溶液1.00L,用Pt电极进行电解,经过一段时间后,测得溶液的PH=1,且阴阳两极产物的物质的量之比为2:
1,则该电解质溶液是()。
A.盐酸B.氯化钾溶液C.硝酸银溶液D.硫酸铜溶液
4.用电解水的方法分析水的组成时,需要加入一些电解质以增强水的导电性,不宜加入的物质是()。
A.Na2SO4B.NaNO3C.KOHD.CuSO4
5.干电池的负极反应是:
Zn–2e=Zn2+,现以干电池作电源电解33.4g34%的硝酸钾溶液,一段时间后,测得溶液中溶质的质量分数为37.8%,则干电池中消耗锌的物质的量为()。
A.0.3molB.0.05molC.0.2molD.0.1mol
6.用Cl2对饮用水消毒已有百年历史,这种消毒方法会使饮用水中的有机物发生氯代,生成有机化合物,对人体有害,世界环保联盟即将全面禁止用氯气对饮用水消毒,建议推用广谱性高效消毒剂二氧化氯(ClO2)
(1)使用作饮用水消毒剂的优点是:
。
(2)目前欧洲一些国家有用NaClO3氧化浓盐酸来制取ClO2同时有Cl2生成,且Cl2的体积为ClO2的一半,这一反应的化学方程为:
。
(3)我国最近研制成功用Cl2氧化NaClO2(亚氯酸钠)制得ClO2(在N2的保护下),这一反应化学方程式为:
。
这一方法的优点是:
。
(4)ClO2有很强的氧化性。
因此,常被用作消毒剂,其消毒的效率(以单位质量得到的电子数表示)是Cl2的___________倍。
第四单元针对性测试题
一、选择题:
1.如下图所示,铜片和锌片用导线连接后插入番茄里,
锌片是()。
A.阳极B.正极C.阴极D.负极
2.下列叙述中不正确的是()。
A.电解池的阳极上发生氧化反应,阴极上发生还原反应
B.原电池跟电解池连接后,电子从电池负极流向电解池阳极
C.电镀时,电镀池里的阳极材料发生氧化作用
D.电解饱和食盐水时,阴极得到氢氧化钠溶液和氢气
3.电解硫酸铜溶液时,若要求达到以下几点:
阳极质量减少,
阴极质量增加,
电解液中[Cu2+]不变,则可选用的电极是()。
A.纯铜作阳极,含锌、银的铜合金作阴极
B.含锌、银的铜合金作阳极,纯铜作阴极
C.用纯铁作阳极,用纯铜作阴极
D.用石墨作阳极,用惰性电极作阴极
4.下列叙述能说明金属甲比金属乙活泼的实际事实是()。
A.同价态的阳离子,甲的氧化性比乙强
B.将甲、乙作电极与稀硫酸酸溶液组成原电池,甲是负极
C.在氧化还原反应中,甲原子失去的电子比乙原子失去的电子多
D.常温下,甲能和NaOH溶液反应,而乙不能
5.在25ºC时,将两根铂电极插入一定量的硫酸钠饱和溶液中进行电解,当电路中有amol电子转移时,溶液中析出mgNa2SO4·10H2O晶体。
若温度不变,在剩余溶液中溶质的质量分数为()。
A.
×100%B.
×100%
C.
×100%D.
×100%
6.常温时,将500mlPH=5的CuSO4溶液用石墨电极电解一段时间,测得溶液的PH变为2,若使溶液的浓度、PH与电解前相同,可采用的方法()。
A.向溶液中加入0.245gCu(OH)2
B.向溶液中加0.31gCuSO4
C.向溶液中加0.0025molH2SO4并加热
D.向溶液中加0.2gCuO
7.按A图装置进行实验,若图B的X轴表示
流入电极的电子的量,则Y轴不可能表示的情况
是()。
A.[Ag+]B.[NO3]
C.溶液的PHD.银棒的质量
8.溶液中含有两种溶液质—氯化钠和硫酸,他们的物质的量之比为3:
1。
用石墨做电极电解该溶液时,根据反应产物可明显分为三个阶段,则下列叙述不正确的是()。
A.阴极只析出氢气B.阳极先析出氯气后析出氧气
C.电解最后阶段为电解水
D.电解过程中溶液的PH不断增大,最后PH为7
9.甲、乙两个电解池均为Pt电极,且互相串联,甲池盛有AgNO3溶液,乙池中盛有一定量的某盐溶液,通电一段时间后,测得甲池中电极质量增加2.16g,乙池中电极上析出0.24g金属,则乙池中溶质可能是()。
A.CuSO4B.MgSO4C.Al(NO3)3D.Na2SO4
10.用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液,当阴极上增重a克时,在阳极上同时产生bL氧气(标准状况),从而可知M的相对原子质量为()。
A.22.4ax/bB.11.2ax/bC.5.6ax/bD.2.5ax/b
二、填空题:
11.氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下:
依照图示,完成下列填空:
在电解过程中,与电源正极相联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__________(选填:
不变,升高或下降)。
工业食盐含Ca2+、Mg2+等杂质,精制过程发生反应的离子方程式为________________。
如果粗盐中SO42-含量较高,必须添加钡试剂除去SO42-,该钡试剂可以是__________。
A.Ba(OH)2B.Ba(NO3)2C.BaCl2
为有效除去Ca2+、Mg2+、SO42-,加入试剂的合理顺序为_______(选填A、B、C,多填扣分)。
A.先加NaOH,后加Na2CO3,再加钡试剂。
B.先加NaOH,后加钡试剂,再加Na2CO3。
C.先加钡试剂,后加NaOH,再加Na2CO3。
脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异,通过______冷却、_______(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Cl2与NaOH反应;采用无隔膜电解冷的食盐水时,Cl2与NaOH充分接触,产物仅是NaClO和H2,相应的化学方程式为___________________。
12.由于Fe(OH)2极易被氧化,所以实验室很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀,应用下图电解实验可以制得白色的纯净的Fe(OH)2沉淀。
两电极材料分别为
石墨和铁。
a电极材料应为____,电极反应式为________________。
电解液C可以是__________。
A.纯净水B.NaCl溶液C.NaOH溶液D.CuCl2溶液
d为苯,其作用是______________,在加入苯之前对C应作何简单处理___________
为了在较短时间内看到白色沉淀,可采取的措施是________。
A.改用稀硫酸作电解液B.适当增大电源的电压。
C.适当减小两电极间距离D.适当降低电解液的温度。
若C中用Na2SO4溶液,当电解一段时间看到白色Fe(OH)2沉淀后,再反接电源电解,除了电极上看到气泡外,混合物中另一明显现象为_____________________。
三、计算
13.电解26.8%的食盐水1500g,若食盐
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- 42 工业
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