《氯碱生产》导学案3.doc

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1、《氯碱生产》学案学习目标1．掌握隔膜法和离子膜法电解食盐水的原理和方法。2．了解法拉第电解定律。知识预览一、食盐水的电解原理氯化钠是强电解质，在水中完全电离；水是弱电解质，微弱电离，因此食盐水中存在着Na＋、Cl－、H＋、OH－四种离子。通电前，这些离子在溶液里自由移动；通电后，带负电荷的OH－和Cl－向阳极移动，带正电荷的Na＋和H＋向阴极移动。在阳极上，Cl－失去电子被氧化成氯原子，氯原子结合成氯分子形成氯气；在阴极上，H＋得到电子被还原成氢原子，氢原子结合成氢分子形成氢气。电极上发生的反应分别为：阳极：(氧化反应)阴极：(还原反应)这种使电流通过电解质溶液或熔融

2、态的电解质，在阴、阳两极分别发生_______________的过程叫做电解。电解是在电解槽中进行的。电解槽有两个电极，与直流电源的正极相连的是阳极，与负极相连的是阴极。通电时，阳离子移向阴极，在阴极得到电子，发生还原反应；阴离子移向阳极，在阳极失去电子，发生氧化反应。随着电解的进行，在阴极区H＋不断消耗，而OH－不断聚集，形成_______溶液。电解饱和食盐水反应的化学方程式为_____________________________________。【思考题1】(1)如何通过食盐来生产烧碱和氯气？(2)电解时离子的放电顺序是什么？【提示】(1)电解饱和食盐水。方程

3、式为：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。(2)离子在电极表面得到或失去电子的过程也叫做“放电”。当电解质溶液中存在多种阳离子或阴离子时，离子在电极上放电的顺序存在一定规律。实验事实一般为用石墨作电极时，得电子能力越强的金属阳离子越先放电，失电子能力越强的阴离子越先放电；如果与正极相连的是金属(铂、金除外)，则是金属原子失去电子。二、食盐水电解工艺1．石棉隔膜电解槽电解槽用石棉隔膜隔成阴极室和阳极室，用_____作阳极、______作阴极。石棉隔膜能阻止_____通过而不能阻止_____________通过。电解时，Cl－在阳极氧化成氯气从阳极室排出；在

4、阴极上，H＋得电子被还原为H2从阴极室放出。2．离子膜电解槽在离子膜电解槽中，电解槽的阴极室和阳极室用阳离子膜隔开，精制饱和食盐水进入阳极室，稀NaOH溶液(或去离子水)进入阴极室。阳离子膜具有选择透过性，它只允许阳离子_________透过膜进入阴极室，而阴离子___________和气体则不能透过。接通直流电，H＋在阴极表面放电最终生成______，Na＋透过膜由阳极室进入阴极室，在阴极室得到纯度较高的_______溶液；Cl－则在阳极表面放电最终生成_____。电解时，食盐水因氯化钠被消耗而成为淡盐水从阳极室排出。通过调节进入阴极室的去离子水的量，可得到一定浓度

5、的______溶液。离子膜法具有能耗低、产品质量高、设备占地面积小、生产能力大及无污染等优点，是氯碱工业的发展方向。【思考题2】隔膜和离子膜的作用有什么区别？【提示】隔膜和离子膜的作用比较：电解NaCl时2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，H2＋Cl22HCl，Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O，为了有效地防止H2、Cl2混合爆炸和Cl2与NaOH反应使制得的NaOH不纯，工业生产先后发明了立式隔膜法和离子膜法电解NaCl溶液。这两种膜作用不全相同，都能有效防止H2与Cl2混合和Cl2与NaOH溶液反应，但隔膜不能阻止离子通过，从而使得到的

6、烧碱纯度较低。而离子膜具有选择功能，只允许阳离子和水分子通过，这样制得的碱纯度高。三、法拉第电解定律英国科学家法拉第在1834年提出了电解反应中通过的电量和析出的电解产物数量关系的定律：在电解时，电极上每通过96500C(即1法拉第)的电量就会有1mol电子发生转移，而产生mol(Z是电极上放电离子得失电子数)电解产物。例如：电解饱和NaCl溶液时，若线路中通过1mol电子时，则阴极析出molH2，阳极析出molCl2，同时得到1molNaOH。【参考答案】一、2Cl－－2e－===Cl2↑2H＋＋2e－===H2↑还原和氧化反应NaOH2NaCl＋2H2O2NaOH

7、＋H2↑＋Cl2↑二、1．石墨铁丝网气体水分子和离子2．Na＋、H＋Cl－、OH－氢气NaOH氯气NaOH