海水中食盐资源综合利用---氯碱工业.doc

海水中食盐资源综合利用—氯碱工业安徽省枞阳县枞阳中学 施其胜 246700浩瀚的海洋蕴含着宝贵的化学资源，海水中共含有80多种元素，这些元素大部分以盐的形式存在，它们在海水中的含量差异很大在海水的无机盐中，以氯化钠为最多，约占海水中盐类总量的80%人类通过海水晒盐从海水中提取食盐，食盐不仅是常用的调味品，是人体必须的物质，更被誉为“化学工业之母”，在工业上，主要通过氯碱工业等进行综合利用工业上用电解饱和食盐水的方法来制取NaOH、Cl2和H2，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业氯碱工业是最基本的化学工业之一，它的产品除应用于化学工业本身外，还广泛应用于轻工业、纺织工业、冶金工业、石油化学工业以及公用事业等一、食盐水的精制从海水得到的粗盐中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、 Fe3+、 SO42-等杂质，不符合电解要求，用于电解法制碱必须经过精制在粗盐溶液中常加入一些试剂，使杂质沉淀过滤出，再加入盐酸调节盐水的pH，从而精制食盐水其操作流程可以为：先加入过量的BaCl2溶液使SO42-完全沉淀，再加入过量的NaOH 溶液除去Fe3+和Mg2+，然后加过量的Na2CO3溶液除去Ca2+和Ba2+,过滤后，向滤液中加入盐酸调节pH为7即可。

二、电解食盐水原理电解饱和食盐水原理可以通过下图所示的实验装置来说明：NaCl是强电解质，在溶液里完全电离，H2O是弱电解质，微弱电离，因此在氯化钠溶液中存在Na+、H+、Cl-、OH-四种离子在上述实验中，当接通直流电源后，带负电的Cl-和 OH-向阳极移动，带正电的Na+和H+向阴极移动在所给的电解条件下，Cl-比 OH-容易失去电子，H+比Na+容易得电子，在两极分别发生下列反应：阳极：2Cl-—2e-=Cl2↑（氧化反应） 阴极： 2H+＋2e-=H2↑（还原反应）电解由于H2O电离出来的H+在阴极放电产生H2，促使H2O不断电离出OH-，使溶液中的OH-浓度增大所以电解饱和食盐水的总反应可表示为： 2NaCl + 2H2O 2NaOH + Cl2↑+ H2 ↑三、工业电解食盐水装置在上述的电解饱和食盐水的实验中，电解产物之间能够发生化学反应，如NaOH溶液和Cl2能反应生成NaClO，H2和Cl2混合遇火能发生爆炸在氯碱工业生产中，为避免饱和食盐水电解产物NaOH 与Cl2混合、Cl2与 H2混合，需要使反应在特殊的电解槽中进行目前，比较先进的氯碱工业电解技术是离子交换膜法。

　离子交换膜电解槽主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成，每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成下图表示的是一个单元槽的离子交换膜法电解原理示意图电解槽的阳极用金属钛网制成，为了延长电极使用寿命和提高电解效率，钛阳极网上涂有钛、钌等氧化物涂层；阴极由碳钢网制成，上面涂有镍涂层；阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室阳离子交换膜有一种特殊的性质，即它只允许阳离子通过，而阻止阴离子和气体通过，也就是说只允许Na+通过，而Cl-、OH-和气体则不能通过这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量精制的饱和食盐水进入阳极室，纯水（加入一定量的NaOH，起增强导电作用）加入阴极室通电时，H2O在阴极表面放电生成H2，从而产生OH-，Na+穿过离子交换膜由阳极室进入阴极室，导出的阴极液为NaOH溶液，Cl-在阳极表面放电生成Cl2，电解后的淡盐水从阳极导出，可重新用于配制食盐水四、氯碱工业用途NaOH、Cl2和H2都是重要的化工生产原料，可以进一步加工成多种化工产品，广泛用于生产和生活中［氯碱工业试题链接］氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下： 代 盐 精 盐 电 解 脱 盐 粗盐 H2O NaOH Na2CO3 Cl2 H2 10%NaOH和 10%NaOH溶液 NaCl晶体 沉渣 50%NaOH溶液依据上图，完成下列填空：⑴在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生反应的化学方程式为 ，与电源负极相连的电极附近，溶液pH值 （选填：不变、升高或下降。

⑵工业食盐含Ca2+、Mg2+等杂质精制过程发生反应的离子方程式为 、_____________________________⑶如果粗盐中SO含量较高，必须添加钡试剂除去SO，该钡试剂可以是 （选填a、b、c，多选扣分） a．Ba(OH)2 　b ．Ba(NO3)2 c．BaCl2 ⑷为有效除去Ca2+、Mg2+、SO，加入试剂的合理顺序为 （选填a，b，c多选扣分）a．先加NaOH，后加Na2CO3，再加钡试剂 b．先加NaOH，后加钡试剂，再加Na2CO3 c．先加钡试剂，后加NaOH，再加Na2CO3 ⑸脱盐工序中利用NaoH和NaCl在溶解度上的差异，通过 、冷却、 （填写操作名称）除去NaCl ⑹在隔膜法电解食盐水时，电解槽分隔为阳极区和阴极区，防止Cl2与NaOH反应；采用无隔膜电解冷的食盐水时，Cl2与NaOH充分接触，产物仅是NaClO和H2，相应的化学方程式为________________________________________。

电解参考答案：(1)2Cl--2e=Cl2↑ 升高 （2）Ca2++CO=CaCO3↓ Mg2++2OH-=Mg(OH)2↓ (3) a c (4)b c (5) 蒸发 过滤 (6) NaCl + H2O NaClO+ H2↑4。