高中化学 最基础考点系列 考点11 氯碱工业 新人教版选修4
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考点11 氯碱工业【考点定位】本考点考查氯碱工业原理的理解与应用,巩固对电解规律的理解,提升电池原理的应用能力。
【精确解读】 一、氯碱工业电解饱和NaCl 溶液的方法来制取NaOH 、Cl 2和H 2,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。
二、氯碱生产工艺:1.电解法简介:工业上用电解饱和NaCl 溶液的方法来制取NaOH 、Cl 2和H 2,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;2.电解饱和食盐水反应原理: 2NaCl+2H 2O 电解¯H 2↑+Cl 2↑+2NaOH因为NaCl 是强电解质,在溶液里完全电离,水是弱电解质,也微弱电离,因此在溶液中存在Na +、H +、Cl -、OH -四种离子.当接通直流电源后,带负电的OH -和Cl -向阳极移动,带正电的Na +和H +向阴极移动.Cl -比OH -更易失去电子,在阳极被氧化成氯原子,氯原子结合成氯分子放出,使湿润的淀粉碘化钾溶液变蓝.H +比Na +容易得到电子,因而H +不断地从阴极获得电子被还原为氢原子,并结合成氢分子从阴极放出.在上述反应中,H +是由水的电离生成的,由于H +在阴极上不断得到电子而生成H 2放出,破坏了附近的水的电离平衡,水分子继续电离出H +和OH -,H +又不断得到电子变成H 2,结果在阴极区溶液里OH -的浓度相对地增大,使酚酞试液变红;因此,阳极反应:2Cl --2e-=Cl 2↑(氧化反应);阴极反应:2H ++2e-=H 2↑(还原反应); 工业上利用这一反应原理,制取烧碱、氯气和氢气。
3.电解设备--离子交换膜电解槽(1)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.电解槽的阳极用金属钛制成;阴极由碳钢网制成;(2)阳离子交换膜的作用:①把电解槽隔为阴极室和阳极室;②只允许Na+通过,而Cl-、OH-和气体则不能通过.这样,既能防止生成的H2和Cl2相混合而发生爆炸,又能避免C12进入阴极区与NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量。
高中化学选修4知识点高中化学选修4知识点概述一、化学反应与能量变化1. 化学反应的热效应- 反应热的概念与测量- 热化学方程式的书写规则- 反应热的计算2. 化学反应的电能转换- 电池的工作原理- 伏打电堆的结构与功能- 电化学系列表的应用- 电化学腐蚀与防护3. 化学反应速率- 反应速率的定义- 影响反应速率的因素- 反应速率的测量方法- 反应机理的基本概念二、化学平衡1. 化学平衡的建立- 可逆反应的特征- 平衡常数的意义与计算- 温度、压力、浓度对平衡的影响2. 勒夏特列原理- 原理的表述与应用- 实例分析3. 化学平衡的计算- 平衡浓度的计算方法- 平衡状态下的反应转化率三、溶液与溶质1. 溶液的基本概念- 溶液的定义与组成- 溶液的分类- 溶液的浓度表示方法2. 溶度积原理- 溶度积的概念与计算- 溶度积与溶解度的关系- 溶度积的应用实例3. 溶液的酸碱性- pH值的定义与测量- 酸碱指示剂的工作原理- 缓冲溶液的组成与作用机制四、有机化学基础1. 有机化合物的特征与分类- 有机化合物的定义- 有机化合物的命名规则- 有机化合物的结构特点2. 饱和烃与不饱和烃- 烷烃的结构与性质- 烯烃与炔烃的特征- 环烷烃与芳香烃的基本概念3. 官能团与反应- 官能团的定义与识别- 常见官能团的反应类型- 有机合成的基本策略五、化学实验技能1. 实验安全与操作规范- 实验室安全常识- 常见化学操作的规范步骤2. 常见化学实验操作- 溶液的配制与稀释- 物质的分离与提纯- 常见化学反应的实验观察3. 实验数据的处理与分析- 实验数据的记录方法- 数据处理的基本技巧- 实验结果的分析与解释以上是高中化学选修4的主要知识点概述,每个部分都包含了该领域的核心概念、原理、计算方法和实验技能。
学生应深入理解并掌握这些知识点,以便在化学学习中取得良好的成绩,并为将来的学术或职业生涯打下坚实的基础。
【考点定位】本考点考查氯碱工业原理的理解与应用,巩固对电解规律的理解,提升电池原理的应用能力。
【精确解读】一、氯碱工业电解饱和NaCl溶液的方法来制取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。
二、氯碱生产工艺:1.电解法简介:工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取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;2.电解饱和食盐水反应原理:2NaCl+2H2O电解¯H2↑+Cl2↑+2NaOH因为NaCl是强电解质,在溶液里完全电离,水是弱电解质,也微弱电离,因此在溶液中存在Na+、H+、Cl-、OH—四种离子.当接通直流电源后,带负电的OH-和Cl—向阳极移动,带正电的Na+和H+向阴极移动.Cl-比OH—更易失去电子,在阳极被氧化成氯原子,氯原子结合成氯分子放出,使湿润的淀粉碘化钾溶液变蓝.H+比Na+容易得到电子,因而H+不断地从阴极获得电子被还原为氢原子,并结合成氢分子从阴极放出.在上述反应中,H+是由水的电离生成的,由于H+在阴极上不断得到电子而生成H2放出,破坏了附近的水的电离平衡,水分子继续电离出H+和OH—,H+又不断得到电子变成H2,结果在阴极区溶液里OH—的浓度相对地增大,使酚酞试液变红;因此,阳极反应:2Cl—-2e-=Cl2↑(氧化反应);阴极反应:2H++2e—=H2↑(还原反应);工业上利用这一反应原理,制取烧碱、氯气和氢气.3.电解设备--离子交换膜电解槽(1)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.电解槽的阳极用金属钛制成;阴极由碳钢网制成;(2)阳离子交换膜的作用:①把电解槽隔为阴极室和阳极室;②只允许Na+通过,而Cl—、OH-和气体则不能通过.这样,既能防止生成的H2和Cl2相混合而发生爆炸,又能避免C12进入阴极区与NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量.二、氯碱工业应用由电解槽流出的阴极液中含有30%的NaOH,称为液碱,液碱经蒸发、结晶可以得到固碱、阴极区的另一产物湿氢气经冷却、洗涤、压缩后被送往氢气贮柜.阳极区产物湿氯气经冷却、干燥、净化、压缩后可得到液氯;(1)2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O(2)H2O+Cl2=HCl+HClO(3)H2+Cl2=2HCl(4)2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O(5)NaOH+CO2=NaHCO3因此主要产品有:①32%氢氧化钠;②50%氢氧化钠;③固体氢氧化钠(片碱);④高纯盐酸;⑤工业盐酸;⑥次氯酸钠;⑦氯气、液氯(液态氯气);⑧PVC(聚氯乙烯树脂,氯碱工业一般都伴随PVC树脂);⑨氢气等。
人教版化学选修四知识点总结化学选修四是高中化学教材的一部分,主要涉及有机化学和化学工业基础知识。
以下是人教版化学选修四的一些重要知识点总结:1. 有机化学的基本概念:- 有机化合物:碳作为主要元素的化合物。
- 饱和化合物和不饱和化合物。
- 同分异构体:分子式相同,结构不同。
- 反应的机理。
2. 烃的分类和性质:- 烷烃、烯烃和炔烃的特点和性质。
- 烷烃的异构体,包括链式、环式和支链异构体。
- 烃的衍生物,如醇、醛、酮、酸等。
3. 物质的结构:- 双键和三键的特点和性质。
- 键的构型和杂化。
- 共价键的极性和分子极性。
4. 有机物的官能团:- 羟基、酮基、醛基、羧基等官能团的性质和作用。
- 酯、醚、醇的性质和应用。
- 芳香化合物的结构和性质。
5. 有机化学反应:- 加成反应、消除反应、取代反应和重排反应。
- 醚的制备和醇的制备。
- 烯烃的加成反应和多烯烃的重排反应。
6. 有机物的合成:- 反应条件和反应途径的选择。
- 羰基化合物的合成。
- 有机合成的常见方法和实验操作。
7. 化学工业基础知识:- 化学反应速率和平衡。
- 化学工业中的反应条件和催化剂。
- 化学工业中的常见反应,如制盐酸、制氨等。
- 化学工业中的装置和工艺。
以上只是人教版化学选修四的一些重要知识点总结,具体内容还需要参考教材的详细内容来学习。
可以通过仔细阅读教材、做习题和实验等方式来加深对这些知识点的理解和掌握。
高中化学氯碱工业一、电解饱和食盐水反应原理
阳极:2Cl- -2e- = Cl2↑
阴极:2H+ + 2e- = H2↑
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
不纯
2.Cl2会和NaOH反应,会使得到的NaOH
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(Na+)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
4、精制食盐水
①加入稍过量的NaOH 溶液
②加入稍过量BaCl 2溶液(其中①、②顺序可以交换。
)③加入稍过量的Na 2CO 3溶液
④过滤(除去Mg(OH)2、Fe(OH)3、BaSO 4、CaCO 3、BaCO 3及泥沙等);
⑤在滤液中加适量盐酸(除去过量的CO 32—,调节溶液的pH );⑥通过阳离子交换树脂(除去残留的微量Ca 2+、Mg 2+等 离子)。
高中氯碱工业知识点总结一、氯碱工业的概念氯碱工业是以盐类为原料,主要生产氢氧化钠(NaOH)、氯气(Cl2)、氯酸盐等产品的工业。
氯碱工业一般包括电解盐水法生产氯碱化工产品和氯碱化工产品的综合利用两个部分。
其主要原料为食盐,生产氢氧化钠等氢氧化物和氯气。
氯碱工业属于化工行业,是一个成熟的产业。
二、氯碱工业的生产工艺氯碱工业的生产工艺主要包括电解盐水法和氯碱化工产品的综合利用两部分。
1. 电解盐水法生产氯碱化工产品电解盐水法是氯碱工业生产氯碱化工产品的主要方法,其原理是通过电解盐水,将盐水分解成氯气、氢氧化钠和氢气。
主要包括氯碱电解池、电解设备、电解液循环系统、电解池辅助设备、动力和控制系统等。
2. 氯碱化工产品的综合利用氯碱工业不仅仅是生产氢氧化钠和氯气,还可以通过氯碱化工产品的综合利用生产氯碱化工产品。
主要包括氯酸、氯化铵、氯化钾、二氧化钛等多种产品。
三、氯碱工业产品分类氯碱工业的产品主要包括氢氧化钠、氯气、氯酸盐等多种产品。
1. 氢氧化钠氢氧化钠是氯碱工业的重要产品之一,广泛应用于纺织、造纸、化肥、化工、冶金、石油、医药等行业。
氢氧化钠是碱性物质,可以与酸类物质中和反应,用来调节酸碱度,广泛应用于工业生产中。
2. 氯气氯气是氯碱工业的另一重要产品,主要用于合成氯化物、制取氯化氢和氯化有机化合物等化工产品,还可用于消毒、漂白和卫生防疫。
3. 氯酸盐氯酸盐是氯碱工业的衍生产品,具有抗菌、消毒和漂白等性能。
广泛应用于建筑材料、日用品、医药、化肥、食品等领域。
四、氯碱工业的应用领域氯碱工业产品广泛应用于化工、纺织、造纸、制革、医药、冶金、电镀、石油、建材等行业中,日常生活中也有很多使用。
1. 化工行业氯碱工业产品是化工行业的重要原料,广泛应用于合成各种有机物、制取氯化物等。
2. 纺织、造纸、医药行业氢氧化钠是纺织、造纸、医药等行业的重要原料,应用广泛。
3. 日用品、建材等行业氯酸盐、氯化铵等产品在日用品、建材等行业中也有着广泛的应用。
氯碱工业知识点总结一、氯碱工业的基本概念氯碱工业是以氯气和氢氧化钠为主要原料生产氯碱产品的工业部门。
氯碱工业的主要产品包括氯氢酸、氢氧化钠和氯气。
氯碱工业是化工行业中的基础性产业,其产品是其他化工产品的重要原料。
氯碱工业产品的生产具有规模大、成本低、技术要求高等特点,对国民经济和社会发展起着重要作用。
二、氯碱工业的主要产品1. 氯氢酸氯氢酸是氯碱工业的重要产品之一,它是一种无机酸,具有强烈的腐蚀性,广泛用于化工、冶金、制药等工业领域。
氯氢酸可以用作化工中的脱水剂、还原剂和溶剂,也可以用于金属加工和清洗、废水处理等方面。
2. 氢氧化钠氢氧化钠是氯碱工业的另一重要产品,它是一种强碱性化合物,广泛应用于化工、冶金、造纸、制药等工业领域。
氢氧化钠可以用作油脂、皮革、造纸等行业的碱液,也可以用于水处理、废水处理、冶金工业的脱硫等方面。
3. 氯气氯气是氯碱工业的另一重要产品,它是一种具有强烈刺激性气味的无色气体,广泛用于化工、冶金、环保等工业领域。
氯气可以用作消毒剂、漂白剂、杀菌剂,也可以用于有机合成、制冷剂、催化剂等方面。
三、氯碱工业的生产工艺氯碱工业的生产主要包括氯碱电解和氯碱碱石法两种工艺。
1. 氯碱电解氯碱电解是指通过电解氯化钠溶液生产氯气和氢氧化钠的工艺。
在氯碱电解过程中,将氯化钠溶液通入电解槽中,通过电解产生氯气和氢氧化钠。
氯碱电解工艺具有生产效率高、能耗低、产品质量好等优点,是目前氯碱工业主要的生产工艺。
2. 氯碱碱石法氯碱碱石法是指通过氯化合成氯碱产品的工艺。
在氯碱碱石法生产中,首先通过氯化铵合成氯气,然后通过氢氧化钠与氯化铵反应制备氢氧化铵,再通过蒸发结晶制备氢氧化钠。
氯碱碱石法工艺具有原料来源广泛、设备投资小、产品质量好等优点,是氯碱工业生产的另一种重要工艺。
四、氯碱工业的环保技术氯碱工业生产中存在着废水、废气和废渣等环境污染问题,因此需要采取一系列环保技术加以控制和治理。
1. 废水处理氯碱工业生产中产生的废水中含有氯化物、氢氧化钠等有害物质,需要进行处理后排放。
考点11 氯碱工业【考点定位】本考点考查氯碱工业原理的理解与应用,巩固对电解规律的理解,提升电池原理的应用能力。
【精确解读】一、氯碱工业电解饱和NaCl溶液的方法来制取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。
二、氯碱生产工艺:1.电解法简介:工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取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;2.电解饱和食盐水反应原理:2NaCl+2H2O电解¯H2↑+Cl2↑+2NaOH因为NaCl是强电解质,在溶液里完全电离,水是弱电解质,也微弱电离,因此在溶液中存在Na+、H+、Cl-、OH-四种离子.当接通直流电源后,带负电的OH-和Cl-向阳极移动,带正电的Na+和H+向阴极移动.Cl-比OH-更易失去电子,在阳极被氧化成氯原子,氯原子结合成氯分子放出,使湿润的淀粉碘化钾溶液变蓝.H+比Na+容易得到电子,因而H+不断地从阴极获得电子被还原为氢原子,并结合成氢分子从阴极放出.在上述反应中,H+是由水的电离生成的,由于H+在阴极上不断得到电子而生成H2放出,破坏了附近的水的电离平衡,水分子继续电离出H+和OH-,H+又不断得到电子变成H2,结果在阴极区溶液里OH-的浓度相对地增大,使酚酞试液变红;因此,阳极反应:2Cl--2e-=Cl2↑(氧化反应);阴极反应:2H++2e-=H2↑(还原反应);工业上利用这一反应原理,制取烧碱、氯气和氢气。
3.电解设备--离子交换膜电解槽(1)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.电解槽的阳极用金属钛制成;阴极由碳钢网制成;(2)阳离子交换膜的作用:①把电解槽隔为阴极室和阳极室;②只允许Na+通过,而Cl-、OH-和气体则不能通过.这样,既能防止生成的H2和Cl2相混合而发生爆炸,又能避免C12进入阴极区与NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量。
考点11 氯碱工业【考点定位】本考点考查氯碱工业原理的理解与应用,巩固对电解规律的理解,提升电池原理的应用能力。
【精确解读】一、氯碱工业电解饱和NaCl溶液的方法来制取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。
二、氯碱生产工艺:1.电解法简介:工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取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;2.电解饱和食盐水反应原理:2NaCl+2H2O电解¯H2↑+Cl2↑+2NaOH因为NaCl是强电解质,在溶液里完全电离,水是弱电解质,也微弱电离,因此在溶液中存在Na+、H+、Cl-、OH-四种离子.当接通直流电源后,带负电的OH-和Cl-向阳极移动,带正电的Na+和H+向阴极移动.Cl-比OH-更易失去电子,在阳极被氧化成氯原子,氯原子结合成氯分子放出,使湿润的淀粉碘化钾溶液变蓝.H+比Na+容易得到电子,因而H+不断地从阴极获得电子被还原为氢原子,并结合成氢分子从阴极放出.在上述反应中,H+是由水的电离生成的,由于H+在阴极上不断得到电子而生成H2放出,破坏了附近的水的电离平衡,水分子继续电离出H+和OH-,H+又不断得到电子变成H2,结果在阴极区溶液里OH-的浓度相对地增大,使酚酞试液变红;因此,阳极反应:2Cl--2e-=Cl2↑(氧化反应);阴极反应:2H++2e-=H2↑(还原反应);工业上利用这一反应原理,制取烧碱、氯气和氢气。
3.电解设备--离子交换膜电解槽(1)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.电解槽的阳极用金属钛制成;阴极由碳钢网制成;(2)阳离子交换膜的作用:①把电解槽隔为阴极室和阳极室;②只允许Na+通过,而Cl-、OH-和气体则不能通过.这样,既能防止生成的H2和Cl2相混合而发生爆炸,又能避免C12进入阴极区与NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量。
考点11 氯碱工业【考点定位】本考点考查氯碱工业原理的理解与应用,巩固对电解规律的理解,提升电池原理的应用能力。
【精确解读】一、氯碱工业电解饱和NaCl溶液的方法来制取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。
二、氯碱生产工艺:1.电解法简介:工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取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;2.电解饱和食盐水反应原理:2NaCl+2H2O电解¯H2↑+Cl2↑+2NaOH因为NaCl是强电解质,在溶液里完全电离,水是弱电解质,也微弱电离,因此在溶液中存在Na+、H+、Cl-、OH-四种离子.当接通直流电源后,带负电的OH-和Cl-向阳极移动,带正电的Na+和H+向阴极移动.Cl-比OH-更易失去电子,在阳极被氧化成氯原子,氯原子结合成氯分子放出,使湿润的淀粉碘化钾溶液变蓝.H+比Na+容易得到电子,因而H+不断地从阴极获得电子被还原为氢原子,并结合成氢分子从阴极放出.在上述反应中,H+是由水的电离生成的,由于H+在阴极上不断得到电子而生成H2放出,破坏了附近的水的电离平衡,水分子继续电离出H+和OH-,H+又不断得到电子变成H2,结果在阴极区溶液里OH-的浓度相对地增大,使酚酞试液变红;因此,阳极反应:2Cl--2e-=Cl2↑(氧化反应);阴极反应:2H++2e-=H2↑(还原反应);工业上利用这一反应原理,制取烧碱、氯气和氢气。
3.电解设备--离子交换膜电解槽(1)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.电解槽的阳极用金属钛制成;阴极由碳钢网制成;(2)阳离子交换膜的作用:①把电解槽隔为阴极室和阳极室;②只允许Na+通过,而Cl-、OH-和气体则不能通过.这样,既能防止生成的H2和Cl2相混合而发生爆炸,又能避免C12进入阴极区与NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量。
重难点六氯碱工业一、氯碱工业工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取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.二、氯碱生产工艺:1.电解法简介:工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取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;2.电解饱和食盐水反应原理:2NaCl+2H2O电解¯H2↑+Cl2↑+2NaOH因为NaCl是强电解质,在溶液里完全电离,水是弱电解质,也微弱电离,因此在溶液中存在Na+、H+、Cl-、OH-四种离子.当接通直流电源后,带负电的OH-和Cl-向阳极移动,带正电的Na+和H+向阴极移动.Cl-比OH-更易失去电子,在阳极被氧化成氯原子,氯原子结合成氯分子放出,使湿润的淀粉碘化钾溶液变蓝.H+比Na+容易得到电子,因而H+不断地从阴极获得电子被还原为氢原子,并结合成氢分子从阴极放出.在上述反应中,H+是由水的电离生成的,由于H+在阴极上不断得到电子而生成H2放出,破坏了附近的水的电离平衡,水分子继续电离出H+和OH-,H+又不断得到电子变成H2,结果在阴极区溶液里OH-的浓度相对地增大,使酚酞试液变红.因此,阳极反应:2Cl--2e-=Cl2↑(氧化反应);阴极反应:2H++2e-=H2↑(还原反应)工业上利用这一反应原理,制取烧碱、氯气和氢气.3.电解设备--离子交换膜电解槽.(1)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.电解槽的阳极用金属钛制成;阴极由碳钢网制成.(2)阳离子交换膜的作用:①把电解槽隔为阴极室和阳极室;②只允许Na+通过,而Cl-、OH-和气体则不能通过.这样,既能防止生成的H2和Cl2相混合而发生爆炸,又能避免C12进入阴极区与NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量.三、氯碱工业应用由电解槽流出的阴极液中含有30%的NaOH,称为液碱,液碱经蒸发、结晶可以得到固碱、阴极区的另一产物湿氢气经冷却、洗涤、压缩后被送往氢气贮柜.阳极区产物湿氯气经冷却、干燥、净化、压缩后可得到液氯.(1)2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O(2)H2O+Cl2=HCl+HClO(3)H2+Cl2=2HCl(4)2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O(5)NaOH+CO2=NaHCO3因此主要产品有:①32%氢氧化钠;②50%氢氧化钠;③固体氢氧化钠(片碱);④高纯盐酸;⑤工业盐酸;⑥次氯酸钠;⑦氯气、液氯(液态氯气);⑧PVC(聚氯乙烯树脂,氯碱工业一般都伴随PVC树脂);⑨氢气等【重难点点睛】(1)电解熔融NaCl和电解NaCl溶液的区别:电解熔融NaCl:2NaCl电解¯2Na+Cl2↑,因此电解熔融NaCl是得不到烧碱的.电解饱和NaCl溶液:2NaCl+2H2O电解¯H2↑+Cl2↑+2NaOH(2)阴阳极放电顺序:阴极:阳离子放电,得电子能力强先放电Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(H2O)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+阳极:阴离子放电或电极放电,失电子能力强先放电.若阳极是活泼金属(金属活动顺序表Ag以前),溶液中的阴离子一律不放电,而是电极材料失电子.若阳极是惰性 (Pt、Au、石墨),则放电顺序如下:S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子。
人教版高中化学选修4知识点梳理重点题型(常考知识点)巩固练习电解原理的应用【学习目标】1、了解电解在电镀、氯碱工业、电冶金方面的应用;2、通过探究活动,加强观察、分析、推理及归纳总结的能力。
【要点梳理】【电解原理的应用#电解原理的应用】要点诠释:(1)电解精炼铜,粗铜中含有的Zn、Fe、Ni等失去电子,变成金属阳离子进入溶液,Zn-2e-=Zn2+、Fe-2e-=Fe2+、Ni-2e-=Ni2+,其他的杂质以阳极泥的形式沉积。
(2)电镀时,阳极(镀层金属)失去电子的数目跟阴极镀层金属离子得到电子的数目相等,因此电镀液的浓度保持不变。
(3)电解或电镀时,电极质量减少的电极必为金属电极(阳极),电极质量增加的电极必为阴极且溶液中的金属阳离子得电子变成金属吸附在阴极上。
(4)由于Al2O3熔点很高,电冶时加入冰晶石(Na3AlF6)以降低其熔点。
(5)离子交换膜法制烧碱①离子交换膜电解槽的组成由阳极(金属钛网)、阴极(碳钢网)、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。
下图表示一个单元槽的示意图。
②阳离子交换膜的作用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。
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。
要点二、原电池和电解池的区别和联系【电解原理的应用#原电池和电解池的区别和联系】电子、溶液中离子流向:【典型例题】类型一、电解原理的应用例1 金属镍有广泛的用途。
粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质,可用电解法制备高纯度的镍,下列叙述正确的是(已知氧化性Fe2+<Ni2+<Cu2+)()。
A.阳极发生还原反应,其电极反应式:Ni2++2e-=NiB.电解过程中.阳极质量的减少与阴极质量的增加相等C.电解后,溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+和Zn2+D.电解后,电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt【思路点拨】本题考查电解精练,注意电解时装置的电极与外接电源相连接情况。
考点11 氯碱工业【考点定位】本考点考查氯碱工业原理的理解与应用,巩固对电解规律的理解,提升电池原理的应用能力。
【精确解读】一、氯碱工业电解饱和NaCl溶液的方法来制取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。
二、氯碱生产工艺:1.电解法简介:工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取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;2.电解饱和食盐水反应原理:2NaCl+2H2O电解¯H2↑+Cl2↑+2NaOH因为NaCl是强电解质,在溶液里完全电离,水是弱电解质,也微弱电离,因此在溶液中存在Na+、H+、Cl-、OH-四种离子.当接通直流电源后,带负电的OH-和Cl-向阳极移动,带正电的Na+和H+向阴极移动.Cl-比OH-更易失去电子,在阳极被氧化成氯原子,氯原子结合成氯分子放出,使湿润的淀粉碘化钾溶液变蓝.H+比Na+容易得到电子,因而H+不断地从阴极获得电子被还原为氢原子,并结合成氢分子从阴极放出.在上述反应中,H+是由水的电离生成的,由于H+在阴极上不断得到电子而生成H2放出,破坏了附近的水的电离平衡,水分子继续电离出H+和OH-,H+又不断得到电子变成H2,结果在阴极区溶液里OH-的浓度相对地增大,使酚酞试液变红;因此,阳极反应:2Cl--2e-=Cl2↑(氧化反应);阴极反应:2H++2e-=H2↑(还原反应);工业上利用这一反应原理,制取烧碱、氯气和氢气。
3.电解设备--离子交换膜电解槽(1)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.电解槽的阳极用金属钛制成;阴极由碳钢网制成;(2)阳离子交换膜的作用:①把电解槽隔为阴极室和阳极室;②只允许Na+通过,而Cl-、OH-和气体则不能通过.这样,既能防止生成的H2和Cl2相混合而发生爆炸,又能避免C12进入阴极区与NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量。
目录第一章化学反应与能量_________________________________________________________________________________ 1 第二章化学反应速率和化学平衡_________________________________________________________________________ 6 第三章水溶液中的离子平衡___________________________________________________________________________ 21 第四章电化学基础____________________________________________________________________________________ 41章节知识点梳理第一章化学反应与能量化学反应中的能量变化(1)化学反应的实质:反应物化学键断裂和生成物化学键形成。
其中旧键断裂要吸收能量,新键形成会释放能量。
(2)化学反应的特征:既有物质变化,又有能量变化。
(3)化学反应中的能量转化形式:热能、光能和电能等,通常主要表现为热能的变化。
一、焓变反应热1.反应热:化学反应过程中所放出或吸收的热量,任何化学反应都有反应热,因为任何化学反应都会存在热量变化,即要么吸热要么放热。
反应热可以分为(燃烧热、中和热、溶解热)2.焓变(ΔH)的意义:在恒压条件下进行的化学反应的热效应.符号:△H.单位:kJ/mol ,即:恒压下:焓变=反应热,都可用ΔH表示,单位都是kJ/mol。
3.产生原因:化学键断裂——吸热化学键形成——放热放出热量的化学反应。
(放热>吸热) △H 为“-”或△H <0,表示的时候“-”,“kJ/mol”不能省略吸收热量的化学反应。
(吸热>放热)△H 为“+”或△H >0,表示的时候“+”,“kJ/mol”不能省略放热反应和吸热反应判断方法①能量图像左图反应物总能量大于产物总能量,为放热反应;右图为反应物总能量低于产物总能量,为吸热反应注意:a.图中可以得知物质的能量越高越不稳定;b.一定是所有物质的能量之和,而不是某一个物质的能量高于产物或者低于产物的能量②通过键能的计算△H也可以利用计算△H来判断是吸热还是放热。
人教版高中化学选修4知识点梳理重点题型(常考知识点)巩固练习电解原理的应用【学习目标】1、了解电解在电镀、氯碱工业、电冶金方面的应用;2、通过探究活动,加强观察、分析、推理及归纳总结的能力。
【要点梳理】【电解原理的应用#电解原理的应用】要点诠释:(1)电解精炼铜,粗铜中含有的Zn、Fe、Ni等失去电子,变成金属阳离子进入溶液,Zn-2e-=Zn2+、Fe-2e-=Fe2+、Ni-2e-=Ni2+,其他的杂质以阳极泥的形式沉积。
(2)电镀时,阳极(镀层金属)失去电子的数目跟阴极镀层金属离子得到电子的数目相等,因此电镀液的浓度保持不变。
(3)电解或电镀时,电极质量减少的电极必为金属电极(阳极),电极质量增加的电极必为阴极且溶液中的金属阳离子得电子变成金属吸附在阴极上。
(4)由于Al2O3熔点很高,电冶时加入冰晶石(Na3AlF6)以降低其熔点。
(5)离子交换膜法制烧碱①离子交换膜电解槽的组成由阳极(金属钛网)、阴极(碳钢网)、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。
下图表示一个单元槽的示意图。
②阳离子交换膜的作用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。
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。
要点二、原电池和电解池的区别和联系【电解原理的应用#原电池和电解池的区别和联系】电子、溶液中离子流向:【典型例题】类型一、电解原理的应用例1(2014 山东高考)离子液体是一种室温熔融盐,为非水体系。
由有机阳离子、Al2Cl7﹣和AlCl4﹣组成的离子液体做电解液时,可在钢制品上电镀铝。
(1)钢制品应接电源的极,已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应,阴极电极反应式为,若改用AlCl3水溶液作电解液,则阴极产物为。
(2)为测定镀层厚度,用NaOH溶液溶解钢制品表面的铝镀层,当反应转移6mol电子时,所得还原产物的物质的量为mol。
高中化学氯碱工业一、电解饱和食盐水反应原理
阳极:2Cl- -2e- = Cl2↑
阴极:2H+ + 2e- = H2↑
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(Na+)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
4、精制食盐水
①加入稍过量的NaOH溶液
②加入稍过量BaCl2溶液(其中①、②顺序可以交换。
)
③加入稍过量的Na2CO3溶液
④过滤(除去Mg(OH)2、Fe(OH)3、BaSO4、CaCO3、BaCO3及泥沙等);
⑤在滤液中加适量盐酸(除去过量的CO32—,调节溶液的pH);
⑥通过阳离子交换树脂(除去残留的微量Ca2+、Mg2+等离子)。
考点11 氯碱工业
【考点定位】本考点考查氯碱工业原理的理解与应用,巩固对电解规律的理解,提升电池原理的应用能力。
【精确解读】
一、氯碱工业
电解饱和NaCl溶液的方法来制取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。
二、氯碱生产工艺:
1.电解法简介:
工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取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;
2.电解饱和食盐水反应原理:
2NaCl+2H2O电解¯H2↑+Cl2↑+2NaOH
因为NaCl是强电解质,在溶液里完全电离,水是弱电解质,也微弱电离,因此在溶液中存在Na+、H+、Cl-、OH-四种离子.当接通直流电源后,带负电的OH-和Cl-向阳极移动,带正电的Na+和H+向阴极移动.Cl-比OH-更易失去电子,在阳极被氧化成氯原子,氯原子结合成氯分子放出,使湿润的淀粉碘化钾溶液变蓝.H+比Na+容易得到电子,因而H+不断地从阴极获得电子被还原为氢原子,并结合成氢分子从阴极放出.在上述反应中,H+是由水的电离生成的,由于H+在阴极上不断得到电子而生成H2放出,破坏了附近的水的电离平衡,水分子继续电离出H+和OH-,H+又不断得到电子变成H2,结果在阴极区溶液里OH-的浓度相对地增大,使酚酞试液变红;
因此,阳极反应:2Cl--2e-=Cl2↑(氧化反应);阴极反应:2H++2e-=H2↑(还原反应);
工业上利用这一反应原理,制取烧碱、氯气和氢气。
3.电解设备--离子交换膜电解槽
(1)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.电解槽的阳极用金属钛制成;阴极由碳钢网制成;
(2)阳离子交换膜的作用:①把电解槽隔为阴极室和阳极室;②只允许Na+通过,而Cl-、OH-和气体则不能通过.这样,既能防止生成的H2和Cl2相混合而发生爆炸,又能避免C12进入阴极区与NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量。
二、氯碱工业应用
由电解槽流出的阴极液中含有30%的NaOH,称为液碱,液碱经蒸发、结晶可以得到固碱、阴极区的另一产物湿氢气经冷却、洗涤、压缩后被送往氢气贮柜.阳极区产物湿氯气经冷却、干燥、净化、压缩后可得到液氯;
(1)2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O
(2)H2O+Cl2=HCl+HClO
(3)H2+Cl2=2HCl
(4)2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O
(5)NaOH+CO2=NaHCO3
因此主要产品有:①32%氢氧化钠;②50%氢氧化钠;③固体氢氧化钠(片碱);④高纯盐酸;⑤工业盐酸;
⑥次氯酸钠;⑦氯气、液氯(液态氯气);⑧PVC(聚氯乙烯树脂,氯碱工业一般都伴随PVC树脂);⑨氢
气等。
【精细剖析】
1.电解熔融NaCl和电解NaCl溶液的区别:
电解熔融NaCl:2NaCl电解¯2Na+Cl2↑,因此电解熔融NaCl是得不到烧碱的;
电解饱和NaCl溶液:2NaCl+2H2O电解¯H2↑+Cl2↑+2NaOH
2.阴阳极放电顺序:
阴极:阳离子放电,得电子能力强先放电Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(H2O)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
阳极:阴离子放电或电极放电,失电子能力强先放电.若阳极是活泼金属(金属活动顺序表Ag以前),溶液中的阴离子一律不放电,而是电极材料失电子.若阳极是惰性(Pt、Au、石墨),则放电顺序如下:S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子。
【典例剖析】氯碱工业的基本原理就是电解饱和食盐水.下列关于实验室电解饱和食盐水的说法中正确的说法是( )
A.可以选用炭棒作为阴、阳极材料,但阳极材料也可以用铁棒
B.用湿润的淀粉KI试纸靠近阴极区域,试纸变蓝
C.电解过程中,在阴极区域溶液中滴加酚酞,溶液变红色
D.实验结束后将溶液搅拌,然后用pH试纸检验,溶液呈中性
【答案】C
【变式训练】NaCl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
【答案】C
【实战演练】
1.以下关于氨碱法与联合制碱法的认识,不正确的是( )
A.氨碱法生产纯碱的原料便宜易得,步骤简单,是最早的制碱工艺
B.联合制碱法又称侯氏制碱法,是侯德榜在氨碱法的基础上改造形成的
C.在联合制碱法中,氯化钠的利用率比氨碱法中的高
D.联合制碱法避免了氨碱法中对氯化钙的处理
【答案】A
【解析】A.氨碱法生产纯碱的原料为食盐和石灰石,便宜易得,但它并非最早的制碱工艺,最早的制碱方法是路布兰法,故A错误;B.联合制碱法又称侯氏制碱法,是侯德榜在氨碱法的基础上改造形成的,联合制碱法循环物质:氯化钠,二氧化碳,最大的优点是把合成氨和纯碱两种产品联合起来,降低了成本,故B正确;C.联合制碱法最大的优点是使食盐的利用率提高到96%以上,废弃物少,故C正确;
D.联合制碱法把合成氨和纯碱两种产品联合起来,将碱厂的无用的成分氯离子来代替价格较高的硫酸固定氨厂里的氨,制取氮肥氯化铵;从而不再生成没有多大用处,又难于处理的氯化钙,减少了对环境的污染,并且大大降低了纯碱和氮肥的成本,故D正确;故答案为A。
2.下列有关氯碱工业的描述,正确的是( )
A.氯碱工业是指电解熔融氯化钠制取氯气的方法
B.氯碱工业只能得到氯气和氢氧化钠两种有价值的产品
C.实验室模拟氯碱工业制取氯气后所得溶液呈碱性
D.实验室模拟氯碱工业所得氯气不能直接排放,应用澄清石灰水吸收
【答案】 C
【解析】A.氯碱工业是指电解氯化钠溶液制取烧碱的方法,电解熔融氯化钠是制取钠的方法,故A错误;
B.氯碱工业能得到氯气、氢气、氢氧化钠三种有价值的产品,故B错误;C.氯碱工业制取氯气后所得溶液是氢氧化钠溶液,溶液呈碱性,故C正确;D.氯气有毒,实验室模拟氯碱工业所得氯气不能直接排放,尾气处理用氢氧化钠溶液吸收,故D错误;故答案为C。
3.氯碱工业是一种高耗能产业,一种将燃料电池与电解池组合的新工艺可节能30%以上,如图是该工艺图示(电极未标出).下列说法正确的是( )
A.X为H2,Y为Cl2
B.A池为电解池,且m<n
C.B池为燃料电池,且b<a
D.该工艺优点是燃料电池提供电能且能提高烧碱产品的浓度
【答案】D
且正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子,导致正极区域氢氧化钠浓度增大,故D正确;故答案为D。
【自我反思】。