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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(shuō)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(shuō)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:
【學(xué)習(xí)過(guò)程】
一、 氯堿生產(chǎn)的核心技術(shù)——電解
請(qǐng)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(yáng)極: 陰極:
2、
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(shí)在陽(yáng)極得到氯氣,在陰極得到金屬鈉
B、若在陽(yáng)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7中滴人酚酥試液,溶液呈無(wú)色
D、電解一段時(shí)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
二、氯堿生產(chǎn)的基本裝置一一電解槽
【交流研討】1、電解飽和食鹽水的實(shí)驗(yàn)中,陽(yáng)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(huì)產(chǎn)生怎樣的危害?請(qǐng)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(duì)電
3、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)工藝一一隔膜電解槽
簡(jiǎn)單構(gòu)造:
優(yōu)點(diǎn):
缺點(diǎn):
2工新工藝——離子膜電解槽
(1)簡(jiǎn)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(yè)第三段思考:陽(yáng)離子膜具有什么特點(diǎn)和作用?
(2)離子膜的特點(diǎn)和作用
離子膜具有 性,只允許—透過(guò)而 和 不能透過(guò)。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(yè)”2、選擇什么樣的電極材料”部分思考:
1、為什么說(shuō)電極材料的選擇對(duì)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
4、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(yáng)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)
【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(jiǎn)易裝置圖 ,請(qǐng)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(yáng)極產(chǎn)物?
2、電解一段時(shí)間后,往蛋殼內(nèi)外的溶液中分別加幾滴酚吹溶液 ,應(yīng)該有什么現(xiàn)
象?
母 克
然 迄
電解飽和食鹽水簡(jiǎn)易裝置
蓋 -飽和食鹽水瓶
3、蛋殼在該實(shí)驗(yàn)中起什么作用? i碳棒
4、用海鹽做該實(shí)驗(yàn)的時(shí)候,在蛋殼外
的溶液中出現(xiàn)了白色沉淀,這是什么
5、?為什么會(huì)產(chǎn)生?
三、鹽水的精制
【交流研討】1、海鹽中含有泥沙、 Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等雜質(zhì)離子,在電
解生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)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(guò)量才能將雜質(zhì)除盡 ,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)合理的順序?qū)?
它們逐一除去。
【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)一一核心技術(shù)(電解)一一工藝(離子膜
電解法)一一產(chǎn)品(考慮供需平衡)
【課堂檢測(cè)】1、氯堿工業(yè)
6、生產(chǎn)中必須用隔膜隔開電解產(chǎn)物的原因是( )
A、提高產(chǎn)量 B、防止氫氣逸出
C、防止陽(yáng)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 NaCO Cl 2 H
J k
10%NaOH 溶液
u ▼ ▼ ▼ 16%NaCl容液
化鹽——?精制 ?電解 ?脫鹽
7 I
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(guò)程中,與電源正極相連的電極上所發(fā)生反應(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"、"
7、升 高"或"下降")。
②工業(yè)食鹽含 C4+、Mg+等雜質(zhì)。精制過(guò)程中所發(fā)生反應(yīng)的離子反應(yīng)方程式 為; 。
③如果粗鹽中SO2-含量較高,必須加入鋼試劑除去SO2-,該鋼試劑可以是()
a Ba (OH 2 b Ba (NO) 2 c BaCl 2
④為有效除去Cf、Mg+、SO2-,加入試劑的合理順序是( )
A先加NaOH后加NaCO,再加鋼試劑 B 先加NaOH后加鋼試劑,再加NaCO
C先加鋼試劑,后加NaOHR加NaCO
⑤脫鹽工序中利用NaOHffi NaCl在溶解度上的差異,通過(guò)、冷卻、
(填寫操作名稱)除去NaCl。
⑥用隔膜法電解食鹽水時(shí),電解槽分隔為陽(yáng)極區(qū)和陰極區(qū),防止C12和NaOH反 應(yīng)。采用無(wú)隔膜電解冷的食鹽水時(shí),Cl 2和NaOHS分接觸,產(chǎn)物僅是NaClO和H, 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(guò)電解 NaSO溶液,分別得到 H SO4和
NaOH請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)。
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