氯堿工業(yè)的化學(xué)原理與發(fā)展史

從太空觀察地球，看到地球上有七片陸地“漂浮”在一大片藍(lán)色的海洋之中是“歷史留給人類的資源儲備”海洋是美麗的，也是富饒的

開發(fā)海水中的鹵素資源水資源生物資源能源礦產(chǎn)資源

化學(xué)資源

…1500萬噸45億噸可用1萬年0.545mol/L0.468mol/L海洋元素航空航天1.以離子形式存在2.總量大3.濃度小——需富集（濃縮、萃取、吸附）海水中化學(xué)元素的分布特點一、海水曬鹽

海水中含量最高的是:含量最高的金屬元素是：1、海水曬鹽的方法（1）古代：煮海為鹽鹽田法

（2）現(xiàn)代：太陽能蒸發(fā)法（鹽田法）課本23頁蒸餾法、電滲析法、冷凍法……NaClNa普通海水的密度是：1.026g/ml海鹽認(rèn)識歷程

幾十萬年以前，海邊的猿人是最早開始有意識地吃鹽。黃帝時（約5000年前），諸侯夙沙氏，始以“煮海為鹽”。明朝末年（1637——1654年），宋應(yīng)星的《天工開物》詳細(xì)記載了食鹽的提取方法。

古代“鹽”字有”臣“、"人”、“鹵”、“皿”四個部分組成。結(jié)晶蒸發(fā)溶劑結(jié)晶：冷卻熱飽和溶液：溶解度受溫度影響較小的溶解度受溫度影響較大的2、原理：蒸發(fā)溶劑結(jié)晶問題：能不能把鹵水直接曬干得到NaCl？ 原因：必須控制海水的密度密度控制法根據(jù)上表回答：為了使得到的粗鹽中除氯化鈉外含雜質(zhì)較少，實際生產(chǎn)中鹵水的密度應(yīng)控制在什么范圍？3、海水密度應(yīng)控制在：1.21g/ml——1.26g/ml之間（以1.22g/ml為最佳）原因：這個范圍內(nèi)NaCl析出量多，雜質(zhì)析出量少4、海水曬鹽得到的食鹽是粗鹽，主要是NaCl（78%）,還含有MgCl2、MgSO4、CaSO4和難溶性物質(zhì)，必須經(jīng)過___________.

粗鹽提純思考問題：在這個密度范圍內(nèi)析出的食鹽中有哪些雜質(zhì)？ 粗鹽提純（除去泥沙）提純步驟：溶解——過濾——蒸發(fā)過濾要點：一貼二低三靠一貼:濾紙緊貼漏斗內(nèi)壁。二低:濾紙上沿低于漏斗口,溶液液面低于濾紙上沿。三靠:漏斗頸下端緊靠承接濾液的燒杯的內(nèi)壁,引流的玻璃棒下端輕靠濾紙三層一側(cè);盛待過濾的燒杯口靠在玻璃棒的中下部。蒸發(fā)要點：不停攪拌；出現(xiàn)較多固體時停止加熱用余熱蒸干。BaCl2Ba2＋Mg2+

Ca2+SO42-Mg(OH)2↓BaSO4↓CaCO3↓NaOHNa2CO3粗鹽（含泥沙、Ca2+、Mg2+、SO42-）除雜原則：1.不引入新雜質(zhì);2.加入試劑必須適當(dāng)過量;3.新引入的雜質(zhì)必須通過后面所加試劑加以除去。OH－CO32－NaCl（Ca2+、Mg2+、SO42-）過濾?NaCl粗鹽提純（除去可溶性雜質(zhì)）粗鹽提純（除去可溶性雜質(zhì)）NaOH溶液BaCl2溶液Na2CO3溶液Na+Cl-Ca2+Mg2+SO42-Na+Cl-Ca2+Mg2+Ba2＋BaSO4↓Na+Cl-Mg2+CO32－BaSO4↓CaCO3↓BaCO3↓MgCO3↓Na+Cl-CO32－OH－BaSO4↓CaCO3↓BaCO3↓Mg(OH)2↓稀鹽酸(調(diào)pH)Na+Cl-苦鹵1.22g/mL(含Na+、Ca2+、Mg2+、K+、SO42-、Cl-、Br-)海水曬鹽海水1.026g/mL粗鹽（含泥沙、Ca2+、Mg2+、SO42-）苦鹵1.21～1.26g/mL曬精鹽精制

食用氯堿工業(yè)提鎂提溴……氯堿產(chǎn)品的主要用途示意圖二、氯堿工業(yè)的化學(xué)原理

——電解飽和食鹽水飽和食鹽水和酚酞試液—+直流電源陰極陽極電極判斷方法電極名稱實驗現(xiàn)象與電源負(fù)極相連陰極與電源正極相連陽極電極判斷方法電極名稱實驗現(xiàn)象與電源負(fù)極相連陰極陰極區(qū)溶液變紅產(chǎn)生無色氣體與電源正極相連陽極刺激性氣味氣體二、氯堿工業(yè)的化學(xué)原理

——電解飽和食鹽水滴有酚酞的飽和食鹽水—+直流電源陰極陽極電極判斷方法電極名稱實驗現(xiàn)象檢驗方法電極產(chǎn)物與電源負(fù)極相連陰極陰極區(qū)溶液變紅滴加酚酞試液溶液變紅NaOH產(chǎn)生無色氣體與電源正極相連陽極刺激性氣味氣體二、氯堿工業(yè)的化學(xué)原理

——電解飽和食鹽水電極判斷方法電極名稱實驗現(xiàn)象檢驗方法電極產(chǎn)物與電源負(fù)極相連陰極陰極區(qū)溶液變紅滴加酚酞試液溶液變紅NaOH產(chǎn)生無色氣體與電源正極相連陽極刺激性氣味氣體濕潤的淀粉-KI試紙靠近導(dǎo)管口，試紙變藍(lán)Cl2二、氯堿工業(yè)的化學(xué)原理

——電解飽和食鹽水電極判斷方法電極名稱實驗現(xiàn)象檢驗方法電極產(chǎn)物與電源負(fù)極相連陰極陰極區(qū)溶液變紅滴加酚酞試液溶液變紅NaOH產(chǎn)生無色氣體

收集導(dǎo)管口產(chǎn)生的氣體，靠近火焰時有爆鳴聲H2與電源正極相連陽極刺激性氣味氣體濕潤的淀粉-KI試紙靠近導(dǎo)管口，試紙變藍(lán)Cl2二、氯堿工業(yè)的化學(xué)原理

——電解飽和食鹽水精制飽和NaCl溶液陽極陰極

總反應(yīng)：2NaCl+2H2O——→

2NaOH+H2↑+Cl2↑通電陰極陽極+－電離

電離：物質(zhì)溶于水或受熱熔化時，離解成自由移動的離子的過程。電離方程式：用化學(xué)式和離子符號表示電離過程的式子。如：NH4Cl→NH4++Cl－、H2O?OH－+H+練習(xí)：書寫NaCl、H2SO4、Al2(SO4)3、Ba(OH)2的電離方程式。精制飽和NaCl溶液H+Na+Cl－OH－NaCl→Cl－+Na+H2O?OH－+H+2H++2e→H2↑2Cl－－2e→Cl2↑

總反應(yīng)：2NaCl+2H2O——→

2NaOH+H2↑+Cl2↑通電陰極陽極陽極陰極+－e→e→三、氯堿工業(yè)發(fā)展史

1807年英國著名化學(xué)家戴維在研究電解食鹽水時，除了得到氫氧化鈉溶液外，還得到了純凈的氯氣和氫氣，從而為氯堿工業(yè)的誕生打下了理論和實驗基礎(chǔ)。

1890年在德國建成第一個制氯工廠。

1893年在美國紐約建成第一個采用隔膜法電解食鹽水制取燒堿和氯氣的工廠。1929年實業(yè)家吳蘊初集資在上海創(chuàng)建天原電化廠，生產(chǎn)燒堿、鹽酸、漂白粉三種產(chǎn)品。1940年，抗戰(zhàn)，內(nèi)遷四川，在重慶建成重慶天原電化廠。1943年，建成宜賓天原電化廠。1946年，在上?；謴?fù)了天字號天原電化廠的生產(chǎn)。1956年天原電化廠更名為上海天原化工廠。2000年從上海長寧區(qū)天山路搬遷到位于杭州灣的國家級上?；@區(qū)，完成產(chǎn)業(yè)升級。中國第一家氯堿廠精制飽和NaCl溶液H2NaOHCl2

總反應(yīng)：2NaCl+2H2O——→

2NaOH+H2↑+Cl2↑通電陰極陽極陽極陰極+－e→e→－+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—淡鹽水NaOH溶液精制飽和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）陽離子交換膜陽極金屬鈦網(wǎng)陰極碳鋼網(wǎng)陽極室陰極室陽離子交換膜電解槽陽離子交換膜電解法流程圖陽離子膜電解車間

1、主體設(shè)備：離子膜電解槽簡單構(gòu)造：陽極：金屬鈦網(wǎng)(涂鈦釕氧化物)陰極：碳鋼網(wǎng)(有鎳涂層)陽離子交換膜：只允許陽離子通過，把電解槽隔成陰極室和陽極室。

(1)防止Cl2和H2混合而引起爆炸；(2)避免Cl2與NaOH反應(yīng)生成NaClO，影響NaOH的產(chǎn)量；(3)2、陽離子交換膜的作用：

避免Cl-近入陰極區(qū)導(dǎo)致制得的NaOH不純。離子膜電解法

離子膜電解法6、優(yōu)點：投資費用、能耗、污染都較低，產(chǎn)品質(zhì)量較好。5、添加物質(zhì)：飽和食鹽水、稀NaOH溶液

4、產(chǎn)品：

H2、Cl2、NaOH溶液3、基本原理：陰極：2H++2e-=H2↑陽極：2Cl--2e-=Cl2↑2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑

通電

隔膜電解法

1、生產(chǎn)的主體設(shè)備：石棉隔膜電解槽3、添加原料陽極區(qū)：A（飽和食鹽水）投資多、能耗較高，產(chǎn)品燒堿中會含有雜質(zhì)食鹽。5、缺點2、原理