电解与电镀教案化工专业

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1、第一章绪论一、电解工业概述1、电解概念直流电通过电极和电解质溶液或熔融态物质，在两者接触的界面上发生电化学反应，制备所需产品的过程。通电时电解质的阴、阳离子分别向电解池（槽）的正（阳）、负（阴）两极移动并分别在电极上失、得电子发生氧化、还原作用生成新物质。【例1】：铜的电解2CuSO4+2H2O→Cu+2H2SO4+O2阳极反应2H2O→O2+4H++4e-阴极反应Cu2++2e-→Cu阳极反应Cu→Cu2++2e-阴极反应Cu2++2e-→Cu【例2】：电解制备二氧化锰MnSO4+2H2O→MnO2+H2SO4+H2↑阳极反应Mn2++2H2O→MnO2+4H++2e-阴

2、极反应2H++2e-→H2↑【例3】：氢氧化钠的制造2NaCl+2H2O→Cl2+H2+2NaOH阳极反应2Cl-→Cl2+2e-阴极反应2H2O+2e-→2OH+H2↑2、电解工业的特点（1）专属性碱金属、碱土金属的熔融盐电解法制备：F2、K、Na、Ca、Mg、Al等。如电解铝，世界年产量达1.5×106t，年耗电量约240×109KWh。（2）优选性有色金属Cu、Zn、Ni、Mn、Au、Ag等的精炼。如电解金属锰，铝热法金属锰的纯度只有85%-92%，电解金属锰的纯度达99.5%。其电极反应如下阴极反应Mn2++2e-→Mn4H2O+2e-→2HO-+H2↑阳极反应Mn

3、2++2H2O→MnO2+2e-+4H+2H2O→4H++2e-+O2↑（3）简易性设备简单（电解槽、电极、电解液、直流电源），容易调控（电流、电压、精度高），无需高温、高压等设备。（4）环保型有机物电合成，至今已投产或工业实验的有机合成产品超过100多种。不再使用传统有机合中使用的强酸、强碱、有毒气体等污染性原料和高温、高压等强化条件。中国最早开发的有机电合成产品是L-半胱氨酸,已成为生产L-半胱氨酸的主要方法。【例1】：电解丙烯腈制己二腈己二腈是制造尼龙66的中间体，同时又可作橡胶生产的助剂和除草剂。传统工艺为：己二酸法（胺化、脱水）、丁二烯氯化-氰化法、丁二烯直接氰化

4、法等。电化学法：丙烯（催化与NH3、O2反应）→丙烯腈电解→己二腈1961年美国化学家M.Baizer研究成功（阴极还原），1965年美国孟山都公司建成1.2万t/a规模的己二腈电合成工厂，继而扩大到7.5万t/a，在扩大到15万t/a规模。上世纪70年代后，日本、德国、英国等相继建厂。电化学法原料廉价易得，反应易控制，已成为制造己二腈的重要手段，是目前世界上规模最大的有机电合成工业。中国对己二腈的年工业使用量约为15万t/a，目前尚无成规模的生产企业，主要依赖进口。【举例2】：四乙基铅化学法：钠铅合金与氯乙烷反应，残留铅含量高。电化学法：C2H5Cl+Mg→格利雅试剂C2

5、H5MgCl(电解)→Pb(C2H5)4+Mg+MgCl2（5）高耗电电解金属锰电流效率只有60%；铝电解电流效率为85%~90%，年耗电量约240×109KWh。3、电解工业在国民经济发展有重要作用（1）金属的冶炼、精炼：K、Na、Al等，Cu、Au、Ag、Zn等；（2）许多化工产品的制备：H2、O2、NaOH，KMnO4、NC(CH2)4CN、Pb(C2H6)4、L-半胱氨酸等；（2）电镀：Zn、Cu、Cr、Ni、Au、Ag、合金等，国内从业人员超过50万，年产值达400多亿；（3）电抛光：钢铁、铜及铜合金、贵金属、铝及铝合金等；（4）阳极氧化：铝及铝合金、镁及镁合金、

6、铜及铜合金、不锈钢着色等；（5）化学电源的生产：Zn-MnO2、Pb-PbO2、MH-NiOOH、C-LiMO2；（6）环境污染物的电化学处理：重金属废水、纺织印染废水、酚类物质等；（7）其它，如材料、医药等。一、典型电解工业企业1、氯碱工业天津大沽化工股份有限公司前身天津大沽化工厂始建于一九三九年，是一家以食盐电解为基础，以发展海洋化工、石油化工为目标，生产烧碱、聚氯乙烯树脂、环氧丙烷、聚醚、液体氯、合成盐酸等多种产品的综合性大型氯碱企业。本公司以高品质的产品（"红三晶"牌）和服务赢得了国内外广大用户的信赖，产品畅销全国、蜚声海外。天津大沽化工股份有限公司现有员工6000

7、余人。目前烧碱生产能力35万吨(全国第一位)，聚氯乙烯生产能力50万吨（全国第二位），环氧丙烷生产能力9万吨（全国第一位），现主要产品产量位居国内同行业前列。   宜宾天原集团由近代中国伟大的民族实业家吴蕴初（１８９１—１９５３）创建于1944年，是中国最早的氯碱化工企业之一。经过60多年的创业发展，现为中国制造业企业500强、中国石油和化学工业百强企业。是一个集氯碱化工、精细化工、建筑材料、煤化工于一体的企业集团。为用户提供聚氯乙烯、烧碱、水合肼、ADC发泡剂、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、水泥、林产化工等系列不同规格