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1、
最新魯科版選修 2 課題 2《氯堿生產(chǎn)》學(xué)案 課題 2 氯堿工業(yè)學(xué)案
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1、掌握氯堿工業(yè)的反應(yīng)原理。
2、知道電解槽的基本結(jié)構(gòu)、作用及其主要類型 ,能說明離子膜電解槽的工作原
理、主要工藝流程。知道電解槽的隔膜材料和電極材料的選擇依據(jù)。了解精
制鹽水的作用和方法。
3、能舉例說明氯堿工業(yè)產(chǎn)品的主要用途。
【課前準(zhǔn)備】 1、電解的定義:
2、電解池的構(gòu)成條件:
3、離子流向 ,電子流向:
4、離子放電順序(惰性電極):
5、電解的應(yīng)用:
2、
【學(xué)習(xí)過程】
一、 氯堿生產(chǎn)的核心技術(shù)——電解
請寫出用惰性電極電解飽和食鹽水的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。
陽極: 陰極:
總反應(yīng)式:
【遷移應(yīng)用】 1、關(guān)于電解 NaCl 水溶液 ,下列敘述正確的是( )
A、電解時在陽極得到氯氣 ,在陰極得到金屬鈉
B、若在陽極附近的溶液中滴人 KI 溶液 ,溶液呈棕色
C、若在陰極附近的溶液中滴人酚酞試液 ,溶液呈無色
D、電解一段時間后 ,將全部電解液轉(zhuǎn)移到燒杯中 ,充分?jǐn)嚢韬笕芤撼手?
性
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二、 氯堿生產(chǎn)的基本裝置——電解
3、槽
【交流研討】 1、電解飽和食鹽水的實(shí)驗(yàn)中 ,陽極產(chǎn)生的氯氣和陰極產(chǎn)生的氫
氣、氫氧化鈉能否反應(yīng) ?若能反應(yīng)會產(chǎn)生怎樣的危害?請寫出
方程式。
2、你認(rèn)為用什么方法能避免上述反應(yīng)的發(fā)生?
電解槽是完成電解反應(yīng)的主題設(shè)備 ,工業(yè)上有多種類型的電解槽。對電解槽
結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì) ,合理選用 和 是電解生產(chǎn)的核心。
1、 傳統(tǒng)工藝——隔膜電解槽
簡單構(gòu)造:
優(yōu)點(diǎn):
缺點(diǎn):
2、新工藝——離子膜電解槽
(1)簡單構(gòu)造:離子膜電解槽主要有 、 、 、 等組成。
【閱讀思考】閱讀課本 29 頁第三段思考:陽離子膜具有什么特點(diǎn)和
4、作用?
(2)離子膜的特點(diǎn)和作用
離子膜具有 性,只允許 透過而 和 不能透過。既能防
止 ,又能避免 而影響燒堿的質(zhì)量。
(3)電極材料的選擇
【閱讀思考】閱讀課本 31 頁“ 2、選擇什么樣的電極材料”部分思考:
1、為什么說電極材料的選擇對氯堿工業(yè)至關(guān)重要?
2、選擇電極材料的原則是什么?
3、氯堿工業(yè)選擇什么材料做電極?所選電極有什么優(yōu)點(diǎn)?
【歸納】電極材料的選擇原則:
陽極材料:
優(yōu)點(diǎn):
陰極材料:
優(yōu)點(diǎn):
( 4)離子膜法的優(yōu)點(diǎn)
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5、
【交流研討】你認(rèn)為那些因素不斷促進(jìn)著電解槽的革新?
【遷移應(yīng)用】某化學(xué)課外學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)電解飽和食鹽水的簡易裝置圖 ,請思考。
1、碳棒及蛋殼表面的鐵絲上分別發(fā)生什么反應(yīng)?如何檢驗(yàn)陽極產(chǎn)物?
2、電解一段時間后 ,往蛋殼內(nèi)外的溶液中分別加幾滴酚酞溶液 ,應(yīng)該有什么現(xiàn)
象?
3、蛋殼在該實(shí)驗(yàn)中起什么作用?
4、用海鹽做該實(shí)驗(yàn)的時候 ,在蛋殼外
的溶液中出現(xiàn)了白色沉淀 ,這是什么?為什么會產(chǎn)生?
三、 鹽水的精制
【交流研討】 1、海鹽中含有泥沙、 Ca2+、 Mg 2+、Fe3+、 SO42-等雜質(zhì)離子 ,在電解生產(chǎn)過程中會產(chǎn)
6、生哪些影響 ?
2、應(yīng)用什么方法除去泥沙?選擇什么試劑除去雜質(zhì)離子?
3、所用試劑必須過量才能將雜質(zhì)除盡 ,請?jiān)O(shè)計(jì)一個合理的順序?qū)⑺鼈冎鹨怀ァ?
【思考?xì)w納】離子膜法電解制燒堿工藝流程:
四、 氯堿工業(yè)產(chǎn)品
寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式:
1、氫氣和氯氣 2、氯氣和氫氧化鈣 3、次氯酸鈣和二氧化碳 4、氯氣和鐵
【小結(jié)】氯堿生產(chǎn)的原料( 海水 )——核心技術(shù)( 電解 )——工藝(離子膜
電解法)——產(chǎn)品(考慮供需平衡)
【課堂檢測】 1、氯堿工業(yè)生產(chǎn)中必須用隔膜隔開電解產(chǎn)物的原因是
7、( )
A、提高產(chǎn)量 B、防止氫氣逸出
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C、防止陽極產(chǎn)生的氯氣和陰極產(chǎn)生的氫氧化鈉反應(yīng)生成次氯酸鈉
D、防止氫氣和氯氣混合遇火發(fā)生爆炸
2, 氯堿廠電解飽和食鹽水制取的工藝流程示意圖如下:
粗鹽 水 NaOH Na2CO3 Cl 2 H2
10%NaOH 溶液
16%NaCl溶液
化鹽 精制 電解 脫鹽
沉渣 NaCl 晶體 50%NaOH 溶液
依據(jù)工藝流程圖 , 完成下列填空。
① 在電解過程中 , 與電源正極相連的電極上所發(fā)生反
8、應(yīng)的電極方程式為
, 與電源負(fù)極相連的電極附近 , 溶液的 PH(填 " 不變 " 、 " 升
高 " 或 " 下降 " )。
②工業(yè)食鹽含
2+
2+
等雜質(zhì)。精制過程中所發(fā)生反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式
Ca 、 Mg
為
;
。
③如果粗鹽中
2-
含量較高 , 必須加入鋇試劑除去
2-
,
該鋇試劑可以是(
)
SO
SO
4
4
a Ba (OH)2
b Ba
(NO)
2
c BaCl
2
9、
3
④為有效除去
2+
2+
2-
,
加入試劑的合理順序是(
)
Ca 、 Mg 、SO4
A 先加 NaOH,后加 Na2CO, 再加鋇試劑
B 先加 NaOH,后加鋇試劑 , 再加 NaCO
3
2
3
C 先加鋇試劑 , 后加 NaOH,再加 Na2CO3
⑤脫鹽工序中利用 NaOH和 NaCl 在溶解度上的差異 , 通過 、冷卻、
(填寫操作名稱)除去 NaCl。
⑥用隔膜法電解食鹽水時 , 電解槽分隔為陽極區(qū)和陰
10、極區(qū) , 防止 Cl 2 和 NaOH反
應(yīng)。采用無隔膜電解冷的食鹽水時 ,Cl 2 和 NaOH充分接觸 , 產(chǎn)物僅是 NaClO和 H2,
相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式為 。
【能力提升】實(shí)驗(yàn)器材自選 , 能否通過電解 Na2SO4 溶液 , 分別得到 H2 SO4 和
NaOH?請?jiān)O(shè)計(jì)。
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