人教版高中化学选修二课件第一课时海水中盐的开发和利用

电解食盐水实验装置 请你阐述有关原理，写出电极反应式及总反应方程式。
[学生交流] 【提示】 原理：氯化钠溶液中存在着 Na＋、Cl－、OH－、 H＋四种离子，通直流电后，Cl－、OH－向阳极移动且 Cl－比 OH－ 优先失电子放电，Na＋、H＋向阴极移动且 H＋比 Na＋优先得电子 放电。 阳极反应式：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极反应式：2H＋＋2e－===H2↑ 电解饱和食盐水的反应式是 2NaCl＋2H2O=电==解==2NaOH＋ H2↑＋Cl2↑
太阳照射后，
水分蒸发，达到饱和浓度时，依次以固体形式析出
3．盐田选择的条件 盐田必须符合的条件有三个： ①；有平坦空旷的海滩，潮汐落差大 ②；气候干燥、多风、少雨 ③。 远离江河入海口
4．晒盐的步骤 (1)苦卤是指，分主离要食成盐分晶是体、后等所。得到的母液 氯(2化)海钾水晒盐的氯流化程镁可表示如下：
高中化学课件
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2 海水的综合利用
第一课时 海水中盐的开发和利用
1．了解海水的主要成分。 2．了解海水中盐的开发和利用。 3．掌握食盐资源的利用。
一、海水制盐
1．盐的种类
海水含有多种盐类，以最氯化多钠，约占海水盐类总量的，还含
有、8等0%。
氯化镁
硫酸钙
2．海水晒盐的原理
海水制盐以为蒸主发，法主(盐要田原法理) 是。
2．下列关于离子膜电解槽电解饱和食盐水的叙述不正确的 是( )
A．精制饱和食盐水注入阳极室 B．Cl－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 【解析】 明确离子交换膜的功能是只允许阳离子和水分 子通过而不允许阴离子通过，因此Cl－不能透过离子交换膜。A 正确，B不正确。 【答案】 B
【答案】 D
【点评】 ①弄清阴阳两极产物，会用合适的物质来检验 产物。
②阳极产物的判断首先要看电极材料，如果是活性电极(金 属活动顺序中Ag以前)，则电极材料失电子，电极被溶解，溶液 中的阴离子不失电子。
1．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，设计了如右图所示的装置，则对电源 电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是( )
【答案】 B
二、离子交换膜法制烧碱 离子交换膜的基本构造、特性及其作用分别是什么？
[学生交流] 【提示】 (1)基本结构为离子交换膜电解槽单元槽：由阳 极(钛网)、阴极(碳钢网)、离子交换膜、电解槽框、导电铜棒等 组成。 (2)离子交换膜的特性：只允许阳离子通过，且阻止阴离子 和气体通过。 (3)离子交换膜的作用：①可防止H2和Cl2混合发生爆炸；② 防止Cl2与NaOH反应生成NaClO影响烧碱质量。
【 答 案 】 (1)2Cl － － 2e － ===Cl2↑ 2H ＋ ＋ 2e － ===H2↑ 2NaCl＋2H2O=电==解==2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
(2)阳极产生的 Cl2 不易腐蚀金属钛 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 NaCl、NaClO 而影响烧碱的质量 (3)A、B、D
用惰性电极电解电解质溶液时，阴、阳离子的放电顺序如 何？
[师生互动] 【提示】 用惰性电极电解时，阳离子的放电顺序：Ag＋ >Cu2＋>H＋>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K ＋(和金属活动顺序刚好相反)； 阴离子的放电顺序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离 子。
当电解时的电压增大到原来的2倍时，电解池的电阻可能会 变化，电流不一定为原来的2倍；当电解时的温度从30 ℃提高到 60 ℃时，电解池的内阻会有所降低，但不一定恰好降低为原来 的一半；当电解时的电流增大到原来的2倍时，单位时间内流过 电路的电荷量恰好为原来的2倍，发生反应的物质的量也恰好为 原来的2倍，即反应速率为原来的2倍。
(4)② 当电解时的电压增大到原来的2倍时，电解池的电阻 可能会变化，电流不一定为原来的2倍；当电解时的温度从30 ℃ 提高到60 ℃时，电解池的内阻会有所降低，但不一定恰好降低 为原来的一半；当电解时的电流增大到原来的2倍时，单位时间 内流过电路的电荷量恰好为原来的2倍，发生反应的物质的量也 恰好为原来的2倍，即反应速率为原来的2倍
【答案】 B
4．海水是一个巨大的化学资源宝库，下列有关海水综合利 用的说法正确的是( )
A．海水中含有钾元素，只需经过物理变化就可以得到钾单 质
B．海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化 C．从海水中可以得到NaCl，电解熔融NaCl可制备Cl2 D．利用潮汐发电是将化学能转化为电能
【解析】 A 项海水中钾元素以 K＋形式存在，生成钾单质必 然发生化学变化；B 项海水蒸发制海盐是物理变化；C 项 2NaCl(熔 融)=电==解==2Na＋Cl2↑；D 项，潮汐发电是将动能转化为电能。
二、食盐资源的利用
1．氯碱生产的核心技术——电解 氯碱工业就是以为食原盐料制取、和，N再aO进H一步C生l2产一系H列2 的 化工产品。
(1)电解 使电流通过而在电阴解、质阳溶两液极引起叫做电解。 反应的过程
氧化还原
(2)电解饱和食盐水
电解饱和食盐水时阳极反应式2，C阴l－－极2反e－应=式==，Cl电2↑解饱和食 盐水的2H化＋学＋方2e程－=式==是H2↑
【点评】 本题主要考查使用离子交换膜电解饱和食盐水 的原理。
2.离子交换膜法制烧碱示意图如下图所示，有关说法正确的 是( )
A．a口进水 B．b口进精制饱和食盐水 C．c口出的是Cl－，是由b口进入的 D．d口出的是H2 【解析】 a口进入的是精制饱和NaCl溶液；b口进入的是 含少量NaOH的水；c口出的是淡盐水；d口出的是H2。 【答案】 D
A．增大阴极碳钢网面积 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．提高电解时的直流电源电压 (4)如果将某离子交换膜电解槽的①电解时的电压增大到原 来的2倍；②电解时的电流增大到原来的2倍；③电解时的温度 从30 ℃提高到60 ℃，则电解速率一定会达到原来2倍的是 ________，解释其原因：__________________________。
思考：如何通过食盐来生产烧碱和氯气？还可生产哪些化 工产品？
【提示】 电解饱和食盐水，方程式为：2NaCl＋2H2O=电==解== 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。
还可利用 NaOH、Cl2 制得 NaClO、氯代烃和某些高分子化合 物如聚氯乙烯等。
1．下列关于氯碱工业产品的说法正确的是( ) A．产量越多越好 B．依据用户的需求量而定 C．多产烧碱少产氯气 D．多产氯气少产烧碱 【解析】 工业生产要综合考虑经济效益。 【答案】 B
(2)离子交换膜电解槽一般采用钛作阳极，其原因是____ ____。阴极一般用碳钢网制成。离子交换膜把电解槽隔成阴极 室和阳极室，其作用是__________________________ _____ ___ ________________________。
(3)为使电解饱和食盐水的速率加快，下列措施可行的是 ()
离子交换膜法电解制碱的主要生产流程如下图所示： 请你简要回答离子交换膜电解原理。
[师生互动]
【提示】 离子交换膜法电解原理
精制的饱和食盐水进入阳极室，加入NaOH的纯水进入阴极 室，通电时，水在阴极表面放电生成H2，Na＋穿过离子交换膜 由阳极室进入阴极室，导出的阴极液中含NaOH，Cl－则在阳极 表面放电生成Cl2，电解后的淡盐水从阳极导出。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。
。2NaCl＋2H2O=电==解==2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
2．氯碱生产的基本装置
(1)氯碱工业完成电解反应的主体设备是。电比解较槽先进的电解
制碱技术是。
离子交换膜法
(2)离子交换膜电解槽是由多个单元槽，串每联个或单并元联槽组主成要的 由、、、和组成。 阳极 阴极 离子交换膜 电解槽框
导电铜棒
一、电解饱和食盐水原理 如何除去海水中的Ca2＋、Mg2＋、SO42－等离子？
【解析】 电解饱和食盐水时发生的反应为： 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极：2H＋＋2e－===H2↑，总的 反应式为：2NaCl＋2H2O=电==解==2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。阳极用金 属钛的原因是因为 Cl2 不易腐蚀金属钛。用离子交换膜把电解槽隔 成阴极室和阳极室的原因是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 NaCl、NaClO 而影响烧碱的质量。为了加快电解饱和食盐水的速 率，可以采用增大阴极碳钢网面积、提高饱和氯化钠溶液温度、 提高电解时直流电源电压的方法。
20世纪90年代以来，发达国家氯碱产品结构发生了巨大的 变化，即以强劲的加速度向高技术化、高附加值化、精细化、 专用化方向挺进。精细化工是世界氯碱工业发展的前沿，已成 为氯碱企业激烈竞争的焦点，成为氯碱企业21世纪的制胜战略， 世界氯碱工业已由通用化工时代跨入“精细化工时代”。我国 “九五”、“十五”规划及2010年远景目标纲要也明确指出我 国化学工业要大力走精细化道路。对我国氯碱企业而言，来自 国内外的竞争和挑战日益激烈，由于精细化工对资源的依赖性 小、投资少、见效快、附加值高、利润大、出口创汇率高，因 此发展精细化工成为我国氯碱企业实现经济增长方式根本性转 变的关键。
氢氧化钠是一种用途十分广泛的重要化工原料。工业上主 要通过电解饱和食盐水的方法获得氢氧化钠，我国的氯碱工业 大多采用离子交换膜电解槽。