1、课题2氯碱生产1了解电解的概念和电解食盐水的原理，并能写出相应的电极反应式和总反应的化学方程式。(重点)2知道电解槽的基本结构、作用及其主要类型，能说明离子膜电解槽的工作原理，知道离子膜法电解制烧碱的主要工艺流程，了解精制盐水的原理和方法。(重难点)3能举例说明氯碱工业产品的主要用途。氯碱生产的核心技术电解1.电解(1)定义：使电流通过电解质溶液或熔融态的电解质，在阴、阳两极分别发生还原反应和氧化反应的过程。(2)电解装置电解槽电解槽(3)电解原理阴极：阳离子移向阴极，得电子，发生还原反应。阳极：阴离子移向阳极，失电子，发生氧化反应。2电解饱和食盐水(1)离子移动方向Na、H移向阴极，Cl、O
2、H移向阳极。(2)电极反应及总反应阴极：2H2e=H2，阳极：2Cl2e=Cl2，总反应：2NaCl2H2O2NaOHCl2H2。(3)现象向溶液中滴入酚酞时，阴极变红色；阳极出现黄绿色气体，能使润湿的KI淀粉试纸变蓝色。1电解饱和食盐水时，如何检验阴极气体成分？【提示】收集一小试管阴极产生的气体，靠近酒精灯火焰，产生淡蓝色火焰，并发出“噗噗”响声，证明有H2生成。氯碱生产的基本装置电解槽1.如何有效地隔开电解产物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，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Na透过膜进入阴极室，而阴离子Cl、OH和气体则不能透过。2
3、选择什么样的电极材料阳极材料：以钛为基体、其表面涂有钌和钛氧化物涂层的金属。阴极材料：低碳钢。2阳离子膜和阴离子膜的作用有什么不同？【提示】阳离子膜只允许阳离子透过，阴离子和分子不能透过；阴离子膜只允许阴离子透过，阳离子和分子不能透过。氯碱工业产品电解产物的判断【问题导思】电解时，阴离子一定在阳极放电吗？【提示】不一定。阳极材料为活性电极时，材料本身失电子而放电，溶液中阴离子不放电。电解饱和食盐水时，向溶液中滴入酚酞试液，为什么阴极区溶液变红色？【提示】阴极：2H2e=H2，使阴极区溶液碱性增强。你知道阳极、阴极上离子的放电顺序吗？【提示】见要点1、2。1阳极产物判断首先看电极，如果是活性电极
4、(金属活动性顺序中Ag以前的金属)，则电极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失电子。如果是惰性电极(Pt、Au、石墨)，则要再看溶液中的离子的失电子能力。此时根据阴离子放电顺序加以判断。阴离子放电顺序：S2IBrClOH含氧酸根。2阴极产物的判断直接根据阳离子放电顺序进行判断，阳离子放电顺序：AgHg2Fe3Cu2HPb2Sn2Fe2Zn2Al3Mg2NaCa2K。下图中能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是()【解析】电解食盐水时，2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2，H2在阴极产生，Cl2在阳极产生。由图可知每一装置左侧都是用来收集H2的，而右侧是用来检验Cl2(使淀粉KI溶
5、液变蓝)。【答案】D电解槽中电子流向和电流方向：电子流向：阳极正极负极阴极(直流电源相当于“电子泵”)电流方向 1家用消毒液的发生器是以精盐和自来水为反应物，通电时，发生器电解槽的极板上产生大量气泡，切断电源后，生成液具有强烈的杀菌消毒能力。与该反应器工作原理直接有关的化学方程式是()A2Ca(OH)22Cl2=CaCl2Ca(ClO)22H2OBH2Cl22HClC2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2D2HClO=2HClO2【解析】根据发生器的反应物和反应条件，可以推测在发生器中电解食盐水，选项C符合题意。【答案】C粗盐的精制【问题导思】氯碱生产中，能否用粗盐水代替精制盐水？【提示】不能
6、，粗盐水中的泥沙，以及电解时生成的Ca(OH)2、Mg(OH)2沉淀，损坏离子交换膜。除去粗盐中的SO、Ca2、Mg2、Fe3分别用什么试剂？【提示】SOBaCl2、Mg2、Fe3NaOH、Ca2Na2CO3。粗盐提纯时，加入试剂的顺序中，Na2CO3能否排在BaCl2之前？为什么？【提示】不能。过量的Ba2须用CO除去，故加入顺序中，Na2CO3一定排在BaCl2之后。1粗盐的成分粗盐中含有泥沙、Ca2、Mg2、Fe3、SO等杂质，不符合电解要求，因此必须经过精制。2杂质的危害Ca2、Mg2等金属离子在碱性环境中会生成沉淀，损坏离子交换膜；此外，杂质的存在会使得到的产品不纯。3除杂质的过程
7、(1)除杂质时所加试剂的顺序要求是：Na2CO3必须在BaCl2之后；加入盐酸在过滤之后。(2)试剂加入顺序有多种选择：BaCl2、NaOH、Na2CO3、过滤、盐酸BaCl2、Na2CO3、NaOH、过滤、盐酸NaOH、BaCl2、Na2CO3、过滤、盐酸为了除去粗盐中Ca2、Mg2、Cu2、Fe3、SO及泥沙，可将粗盐溶于水，然后进行下列五项操作，正确的操作顺序是()过滤加过量NaOH溶液加适量盐酸加过量Na2CO3溶液加入过量的BaCl2溶液ABCD【解析】按除杂的基本要求，为了保证杂质离子完全除去，所用试剂一般应稍过量，但又不能引入新杂质，而且方法要尽可能简单。解题时，要弄清每加一种试
8、剂的作用以及过量的试剂如何在下一步除去。过量的NaOH溶液是为了使粗盐水中的Mg2、Cu2、Fe3等离子形成沉淀，多加的NaOH溶液最后可用HCl溶液中和；加BaCl2可除去SO；加过量的Na2CO3溶液是为了使粗盐水中的Ca2以及上一步中过量的Ba2形成沉淀而除去。从以上分析可以知道Na2CO3溶液必须在加入BaCl2溶液之后才能加入，以保证过量的Ba2不致引入新杂质；而盐酸应该在过滤操作后加入，以防止在加入酸调节溶液pH时，某些沉淀会溶解或部分溶解。至于NaOH溶液和BaCl2溶液加入的先后顺序，则没有原则性的差别。根据上述分析可知D选项符合题意。【答案】D除杂原则：(1)除杂试剂需过量；
9、(2)过量试剂需除尽；(3)除去多种杂质要考虑加入试剂的顺序；(4)选择最佳的除杂途径。2氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程如图所示。 【导学号：28920021】依据图，完成下列填空。(1)在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生反应的电极反应式为_；与电源负极相连的电极附近，溶液pH_(填“不变”、“升高”或“下降”)。(2)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_；_。(3)如果精盐中SO含量较高，必须添加钡试剂除去SO，该钡试剂可以是_。aBa(OH)2bBa(NO3)2cBaCl2(4)脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异，通过_、冷却、
10、_(填操作名称)除去NaCl。(5)用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；在用离子交换膜法电解食盐水时，阳离子交换膜将电解槽分隔为阳极室和阴极室的目的是_。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H2O，相应的化学方程式为_。【解析】与电源正极相连的极是电解池阳极，阴离子在电极上放电。而阴极上H放电后导致OH富集，碱性增强。除杂时以不引入难除去离子为宗旨，尽量避免加入杂质离子，故除Ca2用Na2CO3，除Mg2用NaOH，钡盐可选用Ba(OH)2、BaCl2。利用溶解度的差异可以用蒸发结晶法除去NaOH中NaCl。而不采用
11、隔膜时Cl2与NaOH直接接触生成NaClO。【答案】(1)2Cl2e=Cl2升高(2)Ca2CO=CaCO3Mg22OH=Mg(OH)2(3)ac(4)蒸发过滤(5)防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2混合而引起爆炸并避免Cl2和NaOH溶液反应生成NaClO而影响烧碱的质量2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2、Cl22NaOH=NaClNaClOH2O1食盐水中的4种离子：Na、Cl、H、OH。2电解饱和食盐水的3个反应式：阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2H2e=H2总反应：2NaCl2H2O2NaOHCl2H23阳离子膜的特点：允许阳离子通过，不允许阴离子、分子通过。4氯碱工业的3种主
12、要产品：烧碱、氯气、氢气。1下列物质不属于氯碱工业产品的是()A液氯B盐酸C乙烯D漂白粉【解析】由2NaCl2H2O2NaOHCl2H2可知，液氯是氯碱工业产品，则含氯物质(盐酸、漂白粉)也属于氯碱工业产品。【答案】C2精制食盐水时，下列物质中不必用到的有()NaOH溶液盐酸K2CO3溶液BaCl2溶液硫酸Na2CO3溶液Ba(NO3)2溶液ABCD【解析】精制食盐水时，不必用到的试剂是K2CO3溶液、硫酸和Ba(NO3)2溶液，若选用这些试剂时，将会分别引入钾盐、硫酸盐和硝酸盐等杂质。【答案】B3“粗盐提纯”实验中，蒸发时，正确的操作是()A把浑浊的液体倒入蒸发皿内加热B开始析出晶体后用玻璃
13、棒搅拌C待水分完全蒸干后停止加热D蒸发皿中出现较多量固体时即停止加热【解析】“粗盐的提纯”实验涉及溶解、过滤、蒸发结晶等基本操作内容，三项操作从始至终均要使用玻璃棒(加速溶解、引流、防迸溅)。为达到提纯目的，过滤后要对澄清滤液进行蒸发，加热至蒸发皿中出现较多固体时，停止加热，利用蒸发皿的余热使滤液蒸干(最后用玻璃棒把固体转移到纸上，称量后回收)。【答案】D4下列关于用离子膜电解槽电解饱和食盐水的叙述不正确的是() 【导学号：28920022】A精制饱和食盐水注入阳极室BCl和OH透过阳离子膜进入阳极室C阴极区溶液使酚酞试液显红色D阳极产生使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝的气体【答案】B5氢氧化钠是一
14、种用途十分广泛的重要化工原料。工业上主要通过电解氯化钠饱和溶液的方法获得氢氧化钠，我国的氯碱工业大多数采用离子交换膜电解槽。(1)离子交换膜电解槽一般采用金属钛作阳极，其原因是_。阴极一般用碳钢网制成。阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室，其作用是_。(2)为使电解氯化钠的速率加快，下列措施可行的是_。(填字母)a增大阴极碳钢网的面积b提高饱和氯化钠溶液的温度c加大阴极与阳极间的距离d提高电解时电源电压【解析】电解时H、Cl分别在阴、阳两极上得失电子，产生H2和Cl2，阳极材料必须选择不易被Cl2腐蚀的材料；增大面积、提高温度、增大电压都有利于加快电解食盐水的速率。【答案】(1)阴极产生的C
15、l2不易腐蚀钛既能防止H2、Cl2混合爆炸，又能避免Cl2与NaOH反应(2)abd学业分层测评(五)(建议用时：45分钟)学业达标1关于电解NaCl的水溶液，下列叙述正确的是()A电解时阳极得到Cl2，阴极得到钠B在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色C若在阴极附近的溶液中滴入酚酞，溶液呈无色D电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性【解析】电解时阴极：2H2e=H2(H由H2O提供后剩余OH显碱性)，阳极：2Cl2e=Cl2(Cl2有一部分溶于水，呈强氧化性，滴入KI后生成I2)。【答案】B2下列关于离子交换膜电解槽的叙述，错误的是()A精制的饱和食盐水进入阳极室
16、B纯水(加少量NaOH)进入阴极室C阴极产物为NaOH和氢气D电解槽的阳极用金属铁网制成【解析】离子交换膜电解槽阳极产物为Cl2，阴极为NaOH和H2。阳极发生氧化反应：2Cl2e=Cl2，若是铁做阳极，则Fe原子失去电子，阳极不会得到Cl2；阴极发生还原反应：2H2e=H2，需补充H2O，Na自阳极室进入阴极室后，与OH形成NaOH。【答案】D3目前下列工艺过程没有直接使用离子交换技术的是()A硬水的软化B电解饱和食盐水制造NaOHC电渗析淡化海水D海水中提取金属Mg【解析】海水中提取金属Mg的基本过程为：海水氢氧化镁氯化镁溶液氯化镁晶体无水氯化镁金属镁。【答案】D4下列说法错误的是()A电
17、解饱和食盐水的工厂可以生产盐酸B电解饱和食盐水在阴极区有NaOH生成C用离子交换膜法制烧碱不会对环境造成污染D氯碱工业产品可用于造纸、金属冶炼等行业【解析】氯碱工业会产生三废(废气、废水、废渣)，故必对环境造成污染。【答案】C5氯碱工业的电解槽使用的交换膜是()A阴离子交换膜B阳离子交换膜C滤纸D塑料薄膜【解析】氯碱工业的电解槽中，使用阳离子交换膜，防止Cl2和H2混合。【答案】B6在氯碱工业中，原料盐中的杂质离子危害很高，能破坏离子膜，以下对Ca2、Mg2、Fe3、SO除去顺序不合理的是() 【导学号：28920023】ABaCl2、NaOH、Na2CO3BBaCl2、Na2CO3、NaOH
18、CNaOH、BaCl2、Na2CO3DNa2CO3、BaCl2、NaOH【解析】除杂原则是每一种试剂必须过量，不能引入杂质离子，或者引入的杂质离子利用后加试剂能除去。而D选项加入BaCl2后，再加NaOH时不能将过多的钡离子除去，从而引入新的杂质。【答案】D7用惰性电极电解未精制的食盐水，食盐水装在U形管内。结果很快在某一电极附近出现食盐水浑浊现象。造成浑浊的难溶物主要是()A碳酸镁B硫酸钡C氢氧化镁D碳酸钡【解析】未精制的食盐水中含Ca2、Mg2，电解时产生的NaOH与Mg2反应生成Mg(OH)2沉淀。【答案】C8取一张用饱和的NaCl溶液浸湿的pH试纸，两根铅笔芯做电极，接通直流电源，一段
19、时间后，发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圈为白色，外圈呈浅红色。则下列说法错误的是()Ab电极是阴极Ba电极与电源的正极相连C电解过程中，水是氧化剂Db电极附近溶液的pH变小【解析】a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圈为白色，外圈呈浅红色，说明a极产生了Cl2，所以a极与电源的正极相连，即a为阳极，电极反应式为2Cl2e=Cl2，b为阴极，2H2e=H2，电解促进水的电离，所以b极附近的pH增大。【答案】D9NaCl是一种化工原料，可以制备一系列物质(见下图)。下列说法正确的是()A25，NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3的大B石灰乳与Cl2的反应中，Cl2既是氧化剂，
20、又是还原剂C常温下干燥的Cl2能用钢瓶贮运，所以Cl2不与铁反应D图中所示转化反应都是氧化还原反应【解析】A项Na2CO3比NaHCO3的溶解度大；C项不是二者不反应，而是类似钝化作用，反应产物的覆盖和隔离作用阻碍了反应的进一步进行；D项制取Na2CO3、NaHCO3的过程不涉及氧化还原反应。【答案】B10.某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图所示的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是()Aa为正极，b为负极；NaClO和NaClBa为负极，b为正极：NaClO和NaClCa
21、为阳极，b为阴极；HClO和NaClDa为阴极，b为阳极；HClO和NaCl【解析】电解饱和食盐水生成Cl2、H2和NaOH，同时在电解池内制得消毒液，则该消毒液的有效成分是Cl2和NaOH反应生成的NaClO。在图示的电解池中，要使Cl2和NaOH充分反应，应使Cl2生成于下方、NaOH生成于上方。在饱和食盐水的电解池中，Cl2生成于阳极、NaOH生成于阴极。 电解池的阳极连接电源的正极，阴极连接电源的负极。则a是负极，b是正极。【答案】B11某兴趣小组设计如下图所示微型实验装置。实验时，先断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电流表A指针偏转。下列有关描
22、述正确的是()A断开K2，闭合K1时，总反应的离子方程式为：2H2ClCl2H2B断开K2，闭合K1时，石墨电极附近溶液变红C断开K1，闭合K2时，铜电极上的电极反应式为：Cl22e=2ClD断开K1，闭合K2时，石墨电极做正极【解析】断开K2，闭合K1时，构成电解池，反应的离子方程式为2H2O2ClH2Cl22OH，石墨电极为阳极，发生反应：2Cl2e=Cl2；铜电极为阴极，发生反应：2H2e=H2，所以铜电极附近溶液变红。断开K1，闭合K2时，构成原电池，其中石墨电极为正极。【答案】D能力提升12为除去粗盐中的Ca2、Mg2、Fe3、SO以及泥沙等杂质，某同学设计了一种制备精盐的实验方案，
23、步骤如下(用于沉淀的试剂稍过量)：称取粗盐滤液精盐(1)判断BaCl2已过量的方法是_。(2)第步中，相关的离子方程式是_。(3)若先用盐酸调pH再过滤，将对实验结果产生影响，其原因是_。(4)为检测精盐纯度，需配制250 mL 0.2 molL1 NaCl(精盐)溶液，如右图是该同学转移溶液的示意图，图中的错误是_。【解析】加入BaCl2、NaOH、Na2CO3等沉淀剂后，产生BaSO4、Mg(OH)2、BaCO3、CaCO3沉淀，还有过量Na2CO3和NaOH，需加入盐酸使它们转变成NaCl。但如果先加盐酸再过滤，Mg(OH)2、BaCO3、CaCO3都可能溶解，造成产品纯度不高。【答案】
24、(1)取第步后的上层清液12滴于点滴板上，再滴入12滴BaCl2溶液，若溶液未变浑浊则表明BaCl2已过量(2)Ca2CO=CaCO3；Ba2CO=BaCO3(3)先加盐酸会有少量CaCO3、BaCO3等溶解，从而影响制得精盐的纯度(4)未用玻璃棒引流；未采用250 mL容量瓶13电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：(1)若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则电解池中X极上的电极反应式为_，在X极附近观察到的现象是_。Y电极上的电极反应式为_，检验该电极反
25、应产物的方法是_。(2)如果用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则X电极的材料是_，电极反应式为_。Y电极的材料是_，电极反应式为_。(说明：杂质发生的电极反应不必写出)【解析】(1)用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极反应：2Cl2e=Cl2；阴极反应：2H2e=H2。与电源正极相连的为阳极，反之为阴极。所以X为阴极，Y为阳极。X极在反应过程中消耗了H2O电离出的H，溶液呈碱性，加入酚酞试液变成红色；Y极产生Cl2，能使湿润的淀粉KI试纸变成蓝色。(2)电解精炼Cu时，用含杂质的Cu为阳极，纯Cu为阴极。反应过程中阳极上的Cu以及比Cu活泼的金属失去电子，成为离子，进入溶液，活泼性比
26、Cu差的金属形成阳极泥；在阴极只有Cu2能得电子成为单质，其他较活泼金属对应的离子不能得电子。根据装置图，X为阴极，Y为阳极。所以，X电极的材料是纯铜，电极反应式为Cu22e=Cu；Y电极的材料是粗铜，电极反应式为Cu2e=Cu2。【答案】(1)2H2e=H2放出气体，溶液变红2Cl2e=Cl2把湿润的淀粉碘化钾试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色(2)纯铜Cu22e=Cu粗铜Cu2e=Cu214海水是取之不尽的化工原料资源库，从海水中可提取各种化工原料。下列是工业上对海水的几项综合利用的示意图： 【导学号：28920024】试回答下列问题：(1)粗盐中含有Ca2、Mg2、SO等杂质，精制时所用试剂
27、为：A.盐酸；B.BaCl2溶液；C.NaOH溶液；D.Na2CO3溶液。加入试剂的顺序是_。(2)电解饱和食盐水时，与电源正极相连的电极上发生的反应为_。与电源负极相连的电极附近溶液pH_(填“变大”、“不变”或“变小”)。若1 mol 电子的电量为96 500 C，则用电流强度为100 A的稳恒电流持续电解3分13秒，则在两极上共可收集到气体_mL(STP)。若保证电解后饱和食盐水的浓度不变，则可采取的方法是_。(3)由MgCl26H2O晶体脱水制无水MgCl2时，MgCl26H2O晶体在_气氛中加热脱水，该气体的作用是_。(4)电解无水MgCl2所得的镁蒸气可以在下列_气体中冷却。AH2
28、BN2CCO2DO2【解析】(1)该小题属离子除杂题。除杂原则是在除去Ca2、Mg2、SO时，不能带入杂质离子。所以，解此题的关键是把握好加入离子的顺序：Ba2必须在CO之前加入；CO、OH必须在H之前加入，所以B、C不分先后，而D、A本身既分前后，又必须放在B、C之后才能满足条件。(2)电解饱和食盐水时，与正极相连的阳极发生的反应是：2Cl2e=Cl2，与负极相连的阴极发生的反应是：2H2e=H2。H不断消耗，使得溶液中c(OH)增大，pH变大。电解中外逸的是Cl2、H2，所以要确保原溶液浓度不变，只能向体系中通入一定量的HCl气体以补足损失的氢、氯。易错处是加入盐酸，使溶液浓度变小。(3)抑制水解平衡MgCl2H2OMg(OH)ClHCl正向移动。(4)镁蒸气可以与氮气、氧气和二氧化碳反应，所以只能用氢气来冷却。【答案】(1)BCDA(或CBDA)(2)2Cl2e=Cl2变大4 480向电解液中通入一定量的HCl气体(3)HCl抑制Mg2水解(4)A
