高中化学选修四氯碱工业.docx

高中化学选修四氯碱工业.docx

《高中化学选修四氯碱工业.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学选修四氯碱工业.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

高中化学选修四氯碱工业

高中化学选修四电解原理及其应用氯碱工业

第一课时氯碱工业反应原理和粗盐的精制

第二课时以氯碱工业为基础的化工生产

第一课时

一、电解饱和食盐水反应原理

实验装置如右图：

实验步骤：

1．按装置图安装好仪器。

2．向U型管中注人饱和食盐水，接通电源。

3．向阴阳两极滴加几滴酚酞溶液，把湿润的淀粉碘化钾试纸分别放在阴阳两极试管口上方。

电解池两极上各有什么现象产生

1．两极均产生气体

2．阴极区附近溶液出现红色，有碱生成

3．阳极淀粉碘化钾试纸变蓝，气体有刺激性气味，应是Cl2

在阴极：

由于2H+＋2e-=H2↑，H+不断被消耗，促进H2O

H+＋OH-向右移动，破坏了水的电离平衡，c（OH-）相对的增大了，因此，在阴极附近形成了氢氧化钠溶液。

总反应离子方程式：

2Cl－+2H2O=2OH－+H2↑+Cl2↑

2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑

上述装置的缺点：

1.H2和Cl2混合不安全

2.Cl2会和NaOH反应，会使得到的NaOH不纯

二、离子交换膜法制烧碱

1，生产设备名称：

离子交换膜电解槽

阳极：

金属钛网（涂钛钌氧化物）

阴极：

碳钢网（有镍涂层）

阳离子交换膜：

只允许阳离子通过，把电解槽隔成阴极室和阳极室。

2．离子交换膜的作用：

（1）将电解槽隔成阴极室和阳极室，它只允许阳离子（Na+）通过，而阻止阴离子（Cl－、OH－）和气体通过。

（2）防止氯气和氢气混合而引起爆炸。

（3）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。

3．生产流程

氯碱工业的原料是饱和食盐水，由于粗盐中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-杂质，会在碱性溶液中形成沉淀，损坏离子交换膜，所以必须要对粗盐水进行净化。

如何净化盐水

1．用什么方法除去泥沙

2．用什么试剂除去Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-

3．所用试剂只有过量才能除净这些杂质，你能设计一个合理的顺序逐一除杂

4．精制食盐水

步骤及原理如下：

（所加试剂必须过量，过量试剂必须除去，步骤必须最简单）

①过滤以除去泥沙

②加入稍过量的BaCl2溶液以除去SO42-：

SO42-+Ba2+=BaSO4↓

③加入稍过量的Na2CO3溶液以除去Ca2+和Ba2+：

CO32-+Ca2+=CaCO3↓；CO32-+Ba2+=BaCO3↓

④加入稍过量的NaOH溶液以除去Mg2+、Fe3+：

Mg2+＋2OH-＝Mg（OH）2↓；Fe3+＋3OH-＝Fe（OH）3↓

⑤过滤以除去上述产生的沉淀。

⑥这样处理后的盐水仍含有一些Ca2+、Mg2+等金属离子，必须用离子交换树脂除去。

氯碱工业

一．选择题（共18小题）

1．下列有关工业生产的叙述正确的是（　　）

　A．合成氨生产中将NH3液化分离，可加快正反应速率，提高N2、H2的转化率

　B．联合制碱法是将二氧化碳和氨气通入饱和氯化钠溶液中，制得碳酸氢钠，再在高温下灼烧，转化为碳酸钠

　C．硫酸工业中，在接触室安装热交换器是利用SO3转化为H2SO4时放出的热量

　D．电解饱和食盐水制烧碱采用离子交换膜，可防止阳极室产生的H2进入阴极室

2．饱和食盐水中加入碳酸氢铵可制备小苏打，滤出小苏打后，向母液中通入氨，再冷却、加食盐，过滤，得到氯化铵固体．下列分析错误的是（　　）

　A．该制备小苏打的方程式为：

NaCl+NH4HCO3→NaHCO3↓+NH4Cl

　B．母液中通入的氨气与HCO3﹣反应：

NH3+HCO3﹣→CO32﹣+NH4+

　C．加食盐是为增大溶液中Cl﹣的浓度

　D．由题可知温度较低时，氯化铵的溶解度比氯化钠的大

3．NaCI是一种化工原料，可以制备一系列物质（如图所示），下列说法正确的是（　　）

　A．常温干燥的Cl2能用钢瓶储存，所以Cl2不与铁反应

　B．工业上利用澄清石灰水与Cl2反应来制漂白粉

　C．往NaCl溶液中先通足量氨气后，再通入足量CO2才可能析出NaHCO3

　D．电解含酚酞的NaCl溶液，由于OH﹣往阳极移动，故阳极先变红

4．下列关于工业生产的说法正确的是（　　）

　A．在侯氏制碱工业中，向饱和氯化钠溶液中先通二氧化碳，后通氨气

　B．在硫酸工业、合成氨工业、硝酸工业中，皆采用循环操作提高原料利用率

　C．在氯碱工业，电解槽一般用铁网作电极

　D．合成氨工业用天然气造气的方法中，与水蒸汽高温反应优于热分解法

5．下列化学工业中，未涉及原料循环使用的是（　　）

　A．侯德榜制碱法B．索尔维制碱法

　C．工业电解饱和食盐水D．工业炼铁

6．化学与人们的生产、生活息息相关．下列有关说法正确的是（　　）

　A．氯碱工业是利用电解原理来生产氯气和纯碱

　B．农业生产中可将氮肥硫酸铵与钾肥碳酸钾混合使用

　C．区分食盐是否加碘的方法是观察食盐是否略显紫色

　D．可用点燃的方法鉴别衣物是否为丝织品、毛织品

7．下列关于化工生产原理的叙述中，符合目前工业生产实际的是（　　）

　A．氯碱工业中，离子交换膜的作用是防止离子运动

　B．硫酸、硝酸、合成氨均使用了催化剂

　C．石油裂化的主要目的是得到更多的乙烯、丙烯等气态短链烃

　D．氯气和氢气混合在光照条件下生成氯化氢，用水吸收得到盐酸

8．下列有关说法中正确的是（　　）

　A．自来水厂可用明矾对水进行消毒杀菌

　B．氯碱工业中，NaOH是在阴极室中产生的

　C．电解法精炼铜时，粗铜接电源的负极

　D．实验室盛放Na2CO3、Na2SiO3等溶液的试剂瓶应用玻璃塞

9．下列化学工业原理对应不正确的是（　　）

化工氯碱工业高炉炼铁铜的精炼生产漂白粉

原理2H2O+2NaCl

H2↑+Cl2↑+2NaOH3CO+Fe2O3

2Fe+3CO2阴极：

Cu﹣2e﹣═Cu2+2Ca（OH）2+2Cl2═CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O

ABCD

　A．AB．BC．CD．D

10．下列说法不正确的是（　　）

　A．使用分光光度计，可以换算得到某溶液的浓度

　B．氯碱工业：

用离子交换膜电解槽电解时，往阳极室注入经过精制的NaCl溶液，往阴极室注入稀氢氧化钠溶液（或去离子水）

　C．“冰，水为之，而寒于水”说明相同质量的水和冰，水的能量高

　D．1fs（飞秒）=10﹣12s（秒）

11．下列关于烧碱的制备、性质及其应用的表述错误的是（　　）

　A．电解饱和食盐水制烧碱的离子方程式为：

2Cl﹣+2H2O

2OH﹣+H2↑+Cl2↑

　B．1807年英国科学家戴维通过电解熔融烧碱在阴极获得金属钠

　C．向石灰乳中加入纯碱是工业上制备烧碱的方法之一

　D．不慎将酸沾到皮肤上，要立即用大量水冲洗，然后涂上烧碱溶液

12．下列工业生产的说法错误的是（　　）

　A．氯碱工业中隔离两电极的材料是阳离子交换膜，因此该生产方法又称“阳离子交换膜法”

　B．生产普通玻璃的主要原料及设备：

石灰石、石英、纯碱及玻璃熔炉

　C．由于常压下SO2转化为SO3的转化率很高，所以SO2接触氧化时不采用高压的反应条件

　D．合成氨的反应是放热反应，因此工业合成常采用低温条件

13．氯化钠是一种重要的生活、生产必需品．下列表述中正确的是（　　）

　A．NaCl的电子式为

　B．NaCl的水溶液是强电解质更多资料：

4008782223

　C．23Na37Cl中质子数和中子数之比是8：

7

　D．电解熔融氯化钠可得到氯气和金属钠

14．下面物质中，不是氯碱工业的直接产品的是（　　）

　A．碳酸钠B．氢氧化钠C．氢气D．氯气

15．下列有关工业生产的叙述正确的是（　　）

　A．氯碱工业中，阳极发生的反应是：

4OH﹣﹣4e﹣→2H2O+O2↑

　B．硫酸工业中，在接触室安装热交换器是为了利用SO3转化为H2S04时放出的热量

　C．合成氨生产过程中将NH3液化分离，提高N2、H2的转化率

　D．高炉中的主要反应是高温下焦炭和铁的氧化物直接作用炼出生铁

16．下列关于工业生产说法正确的是（　　）

　A．氯碱工业中的阳离子交换膜阻止阳离子通过

　B．在硫酸工业、合成氨工业、硝酸工业中，均必须对尾气进行吸收处理

　C．工业上均用电解熔融氧化物的方法制金属镁和铝

　D．在侯氏制碱工业中，向饱和氯化钠溶液中先通氨气，后通二氧化碳

17．下列关于化工生产原理的叙述中，均符合目前工业生产实际的是（　　）

　A．氯碱工业中，氢氧化钠在电解槽的阴极区产生

　B．氯气和氢气混合在光照条件下生成氯化氢，用水吸收得到盐酸

　C．合成氨工业中，利用氨易液化，分离出N2、H2循环使用，总体上提高了氨的产率

　D．二氧化硫在接触室被氧化成三氧化硫，三氧化硫在吸收塔内被水吸收制成浓硫酸

18．属于联合制碱法优点的是（　　）

　A．氨和二氧化碳由合成氨厂提供

　B．母液可回收氯化铵

　C．氯化钠的利用率达96%以上

　D．以上全是

二．填空题（共5小题）

19．氯碱工业是最基本的化学工业之一，离子膜电解法为目前普遍使用的生产方法，其生产流程如图1所示：

（1）该流程中可以循环的物质是　　　　　　．

电解法制碱的主要原料是饱和食盐水，由于粗盐水中含有Ca2+、Mg2+、SO42﹣等无机杂质，所以在进入电解槽前需要进行两次精制，写出一次精制中发生的离子方程式，若食盐水不经过二次精制就直接进入离子膜电解槽会产生什么后果　　　　　　．

（3）图2是工业上电解饱和食盐水的离子交换膜电解槽示意图（阳极用金属钛网制成，阴极由碳钢网制成）．则B处产生的气体是　　　　　　，E电极的名称是　　　　　　．电解总反应的离子方程式为　　　　　　．

（4）从阳极槽出来的淡盐水中，往往含有少量的溶解氯，需要加入8%～9%的亚硫酸钠溶液将其彻底除去，该反应的化学方程式为　　　　　　．

（5）已知在电解槽中，每小时通过1安培的直流电可以产生1.492g的烧碱，某工厂用300个电解槽串联生产8小时，制得32%的烧碱溶液（密度为1.342吨/m3）113m3，电解槽的电流强度1.45×104A，该电解槽的电解效率为更多资料：

4008782223　　　　　　．

20．纯碱是重要的化工厂产品，可用来制玻璃，制皂，造纸，纺织，印染等．其合成及其他综合利用过程如下图所示：

（1）图中制取的原料气体是　　　　　　．原料气中的一种气体源于碳氢化合物和水．请写出甲烷和水在催化剂和高温条件下反应的方程式：

　　　　　　．

工业生产中，设备A中发生的化学反应方程式是　　　　　　，母液中可提取的副产品是化学方程式是　　　　　　．

（3）尿素[CO（NH2）2]适用于各种土壤，在土壤中尿素发生水解，生成两种气体，其水解的化学方程式是　　　　　　．

（4）纯碱的水溶液可用来洗涤油污，理由是　　　　　　（结合相关离子方程式解释）．

（5）上述流程中，可循环使用的物质是　　　　　　．

（6）图中所示工业制法获得的纯碱中常含有NaCl杂质，用下述方法可以测定样品NaCl的质量分数．样品W克

溶液

沉淀

固体m