2019高二化学实验5电解饱和食盐水学案.docx

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1、电解饱和食盐水氯碱工业1、电解饱和食盐水制烧碱、氯气、氢气2、学会离子交换膜法制烧碱工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业。2NaCl+2H2O===H2↑+Cl2↑+2NaOH阴极：2H++2e−===H2↑阳极：2Cl−-2e−===Cl2↑U形管、电流表、碳棒、铁棒、离子交换膜电解槽、饱和食盐水、酚酞溶液一般在惰性电极时，阴、阳离子的放电顺序如下：阴离子放电顺序：S2−>I−>Br−>Cl−>OH−>含氧酸根>F−阳离子放电顺序

2、：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+实验操作实验现象及解释按右图所示的装置，在U形管里倒入饱和食盐水，插入一根石墨棒做阳极，一根铁棒做阴极。同时在两边管中各滴入几滴酚酞试液，并用湿润的碘化钾试纸检验放出的气体。阳极碳棒上产生的有刺激性气味的气体（Cl2）能使湿润的碘化钾试纸变蓝；阴极铁棒上产生无色无味的气体（H2）；阴极区溶液变红。在食盐水中，存在着Na+、H+、Cl−、OH−四种离子，通电时，Na+、H+向阴极移

3、动，Cl−、OH−向阳极移动，由于放电能力H+>Na+，Cl−>OH−接通直流电源后，注意管内发生的现象。，因此在两极上分别发生阴极：2H++2e−===H2↑阳极：2Cl−-2e−===Cl2↑由于H+发生反应变成H2，破坏了附近水的电离平衡，促进了水继续电离，结果在阴极区溶液里OH−的浓度增大而呈碱性。问题探究：上述实验装置制取氯气和烧碱有何不足？1、H2和Cl2混合遇火发生爆炸不安全2、Cl2会和NaOH反应，会使得到的NaOH不纯离子交换膜法制烧碱在电解槽中的阳极室加入精制饱和NaCl溶液，在阴极

4、室加入含有少量NaOH的水，中间连有阳离子交换膜，接通电源阳极材料：金属钛网（涂钛钌氧化物）阴极材料：碳钢网（有镍涂层）阳离子交换膜：只允许阳离子通过在阳极室我们可以得到氯气和淡盐水，阴极室得到了氢气和NaOH溶液。阳极室：由于放电能力Cl−>OH−，2Cl−-2e−===Cl2↑；阴极室：由于放电能力H+>Na+，2H++2e−===H2↑；H+发生反应变成H2，破坏了附近水的电离平衡，促进了水继续电离，结果在阴极室溶液里OH−的浓度增大。由于阳离子交换膜只允许阳离子通过，只允许Na+通过，而Cl−、O

5、H−和气体则不能通过，所以Na+通过交换膜进入到阴极室与OH−形成NaOH溶液离子交换膜的作用和功能？（1）阳离子交换膜，只允许阳离子通过；阴离子交换膜，只允许阴离子通过（2）把电解槽隔为阴极室和阳极室（3）防止氯气和氢气混合而引起爆炸；避免氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠影响氢氧化钠的产量和质量实验室电解饱和食盐水时，阳极和阴极材料能否调换，是否也能得到强氧化钠溶液、氢气、氯气？不能，若阳极材料是活性电极材料，则是电极材料本身先发生氧化反应，阳极：Fe-2e−===Fe2+阴极室加入的纯水中为什么加入少量

6、的NaOH？为了在电解开始时增强溶液的导电性，便于电解更好、更快的进行为什么要按上述方式加料？通电时，水在阴极表面放电生成H2，Na+穿过离子膜由阳极室进入阴极室，导出的阴极液中含有NaOH；Cl—则在阳极表面放电生成Cl2。电解后的淡盐水从阳极导出。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、干燥、净化、压缩后可得到液氯．（1）2NaOH+Cl2===NaCl+NaClO+H2O（2

7、）H2O+Cl2===HCl+HClO（3）H2+Cl2===2HCl（4）2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O（5）NaOH+CO2===NaHCO3因此主要产品有：①32%氢氧化钠；②50%氢氧化钠；③固体氢氧化钠(片碱)；④高纯盐酸；⑤工业盐酸；⑥次氯酸钠；⑦氯气、液氯(液态氯气)；⑧PVC(聚氯乙烯树脂，氯碱工业一般都伴随PVC树脂)；⑨氢气等1．氯碱工业的基本原理就是电解饱和食盐水。下列关于实验室电解饱和食盐水的说法中正确的说法是（）A．可以选用炭棒作为阴、阳极材料，但阳极材料也可以用铁

8、棒B．用湿润的淀粉KI试纸靠近阴极区域，试纸变蓝C．电解过程中，在阴极区域溶液中滴加酚酞，溶液变红色D．实验结束后将溶液搅拌，然后用pH试纸检验，溶液呈中性【答案】C【解析】A．金属做阳极，阳极是活泼金属铁本身放电，电极反应方程式为：Fe-2e−===Fe2+，故A错误；B．选用碳棒作为阴、阳极材料，电解饱和食盐水时，阴极反应式为：2H2O-2e−===2OH−+H2↑，阳极反应式为：2Cl−-2e−===Cl2↑，阴极产物为