42《氯堿工業(yè)2》教案(舊人教第三冊(cè))

氯堿工業(yè)第二課時(shí)［引言］上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了電解飽和食鹽水的反響原理，知道其可以得到三種重要的化工原料——?dú)錃?、氯氣和燒堿。由于這幾種產(chǎn)物混合時(shí)易發(fā)生化學(xué)反響，故需使電解反響在特殊的電解槽(即離子交換膜電解槽)中進(jìn)行。但進(jìn)入電解槽陽(yáng)極室的飽和食鹽水必須是精制的，為什么要精制粗鹽水又應(yīng)該如何精制下面我們就來(lái)探討這個(gè)問(wèn)題。［板書］第二節(jié)氯堿工業(yè)(第二課時(shí))二、離子交換膜法制燒堿2.食鹽水的精制［講解］由上一節(jié)所學(xué)知識(shí)我們知道，離子交換膜的特點(diǎn)是只允許指定離子通過(guò)。而粗鹽水中常含有泥沙、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO等雜質(zhì)，它們的存在會(huì)使制得的NaOH純度降低，同時(shí)會(huì)使離子交換膜受到損壞，故在電解前，必須對(duì)飽和食鹽水進(jìn)行精制。［投影］粗鹽水中常含有泥沙、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO等雜質(zhì)，怎樣用BaCl2、Na2CO3、NaOH、鹽酸等試劑將其除去［師］請(qǐng)大家分組討論，設(shè)計(jì)除雜方案。［學(xué)生討論，并設(shè)計(jì)除雜方案，教師選擇有代表性的方案，用來(lái)展示和講解］［教師評(píng)講后總結(jié)］對(duì)于有關(guān)除雜問(wèn)題的解答，首先應(yīng)注意：在除去已有雜質(zhì)的同時(shí)，不能帶進(jìn)新的雜質(zhì)。因此，在解答此種類型的題目時(shí)，一定要“瞻前顧后〞，即注意思維的嚴(yán)密性。其次，對(duì)于所提供的試劑，一定要弄清楚使用它的目的。例如，在此題中，BaCl2顯然是用來(lái)去除SO的，而Na2CO3定然是用來(lái)沉淀Ca2＋的，NaOH可使Mg2＋、Fe3＋等以沉淀的形式析出來(lái)，鹽酸是用來(lái)調(diào)節(jié)溶液的pH的。在此根底上，再對(duì)所加試劑進(jìn)行合理排序，即可到達(dá)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。［依?jù)以上思路，教師和學(xué)生一塊設(shè)計(jì)出以下除雜方案］［板書］［想一想］1.為什么精制鹽水時(shí)，要使所加BaCl2、NaOH、Na2CO3過(guò)量［議一議］2.假設(shè)把所加NaOH和Na2CO3的順序調(diào)換一下，對(duì)精制結(jié)果是否會(huì)有影響［學(xué)生思考，討論后答復(fù)］答案：1.加BaCl2過(guò)量，可使溶液中的SO沉淀完全，加NaOH、Na2CO3過(guò)量，是為了使溶液中的Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋和過(guò)量的Ba2＋沉淀完全。2.把所加NaOH和Na2CO3的順序調(diào)換，不會(huì)影響精制結(jié)果。［師］請(qǐng)大家寫出以上反響的離子方程式。［請(qǐng)一位同學(xué)上黑板書寫］［學(xué)生板書］Ba2＋＋SO===BaSO4↓Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓Ba2＋＋CO===BaCO3↓Ca2＋＋CO===CaCO3↓CO＋2H＋===CO2↑＋H2OOH－＋H＋===H2O［思考］怎樣知道所加BaCl2溶液是否過(guò)量又怎樣知道所加HCl是適量的［學(xué)生思考后答復(fù)］取參加BaCl2后的溶液靜置，然后取上層清液用稀H2SO4檢驗(yàn)，假設(shè)有沉淀生成，說(shuō)明所加BaCl2過(guò)量，否那么，不過(guò)量；用pH試紙可檢驗(yàn)出所加HCl是否適量。［反問(wèn)］那么，是不是經(jīng)過(guò)上述程序處理后的食鹽水就可進(jìn)入電解槽了呢［師］非也?。壑v解］上述方法處理后的鹽水仍含有一些Ca2＋、Mg2＋等金屬離子，由于這些陽(yáng)離子在堿性環(huán)境中會(huì)生成沉淀，損壞離子交換膜，因此該鹽水還需送入陽(yáng)離子交換塔，進(jìn)一步通過(guò)陽(yáng)離子交換樹(shù)脂除去Ca2＋、Mg2＋等。這時(shí)的精制鹽水就可以送往電解槽中進(jìn)行電解了。由電解槽流出的陰極液中含有30%的NaOH，稱為液堿，液堿經(jīng)蒸發(fā)、結(jié)晶可以得到固堿。陰極區(qū)的另一產(chǎn)物濕氫氣經(jīng)冷卻、洗滌、壓縮后被送往氫氣貯柜。陽(yáng)極區(qū)產(chǎn)物濕氯氣經(jīng)冷卻、枯燥、凈化、壓縮后可得到液氯。［過(guò)渡］NaOH、Cl2和H2都是重要的化工原料，其可以進(jìn)一步加工成多種化工產(chǎn)品而廣泛用于各工業(yè)。下面，我們就來(lái)了解一下以氯堿工業(yè)為根底的化工生產(chǎn)。［板書］三、以氯堿工業(yè)為根底的化工生產(chǎn)［師］NaOH、H2、Cl2這三種物質(zhì)對(duì)我們并不陌生，請(qǐng)大家分組討論和歸納出它們各自的用途。［學(xué)生分組討論，并進(jìn)行答復(fù)交流］［投影總結(jié)］氯堿工業(yè)某些產(chǎn)品的用途燒堿是根本化工原料之一，它主要用于制造有機(jī)化學(xué)品、造紙、肥皂、玻璃、紡織、印染等行業(yè)。氯氣的用途非常廣泛，最早用于制造漂白粉，以后又?jǐn)U展到一系列無(wú)機(jī)氯產(chǎn)品，其中主要有液氯、鹽酸及漂粉精、次氯酸鈉等漂白消毒系列產(chǎn)品。氯氣曾大量用于制造有機(jī)氯農(nóng)藥，如六六六、DDT、多氯聯(lián)苯等，后來(lái)人們發(fā)現(xiàn)它們會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染并在生物體內(nèi)殘留，因此已停止生產(chǎn)和使用。但氯仍是生產(chǎn)某些高效低毒的農(nóng)藥如速來(lái)威、含氯菊酯等的原料。有機(jī)合成方面，氯有更廣泛和更大量的用途。其中用量最大的是生產(chǎn)聚氯乙烯(PVC)樹(shù)脂。聚氯乙烯是僅次于聚乙烯的世界第二大塑料品種，生產(chǎn)1t聚氯乙烯樹(shù)脂約需氯0.6t。氯還用于生產(chǎn)含氯溶劑、環(huán)氧樹(shù)脂、泡沫塑料、氯丁橡膠、氟氯烴等。氫氣也是很有用的原料。它除用于合成氯化氫以制取鹽酸和聚氯乙烯外，另一重大用途是植物油加氫生產(chǎn)硬化油。此外還用于煉鎢、復(fù)原金屬氧化物、生產(chǎn)多晶硅以及有機(jī)物的加氫等。［講解］由以上討論可以看出，氯堿工業(yè)及其相關(guān)產(chǎn)品幾乎涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)及人民生活的各個(gè)領(lǐng)域，故氯堿工業(yè)及以氯堿工業(yè)為根底的化工生產(chǎn)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)開(kāi)展中起著很重要的作用。以氯堿工業(yè)為根底的化工生產(chǎn)及產(chǎn)品的主要用途我們可簡(jiǎn)單歸納如下：［投影］氯堿工業(yè)產(chǎn)品［引導(dǎo)學(xué)生參看課本彩圖：氯堿工業(yè)產(chǎn)品］［過(guò)渡］那么，我國(guó)氯堿工業(yè)的開(kāi)展情況又是怎樣的呢請(qǐng)大家閱讀課本“我國(guó)氯堿工業(yè)的開(kāi)展〞［學(xué)生閱讀］［投影］我國(guó)燒堿產(chǎn)量的開(kāi)展統(tǒng)計(jì)簡(jiǎn)圖下面，是上海天原的概況，請(qǐng)大家參閱：［投影］上海天原(集團(tuán))是中國(guó)最大的氯堿企業(yè)，擁有總資產(chǎn)50億元，凈資產(chǎn)30億元，工藝技術(shù)和自動(dòng)化控制到達(dá)90年代初國(guó)際水平。1996年，天原集團(tuán)完成工業(yè)總產(chǎn)值23.96億元，銷售收入29億元，實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)總額2.85億元，主要產(chǎn)品燒堿完成40.29萬(wàn)噸，PVC總量到達(dá)23.02萬(wàn)噸，為歷年之最，出口創(chuàng)匯4551.7萬(wàn)美元，產(chǎn)銷率100%。綜合實(shí)力列全國(guó)化工行業(yè)第三強(qiáng)，氯堿行業(yè)第一強(qiáng)。上海天原集團(tuán)主營(yíng)堿、氯、氟、塑四大系列22種產(chǎn)品，年產(chǎn)各種化工根底原料160萬(wàn)噸。其中離子膜法燒堿技術(shù)與規(guī)模列全國(guó)第一，燒堿產(chǎn)銷量列全國(guó)第一，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率達(dá)8%；燒堿出口量列全國(guó)第一，約占全國(guó)出口量的60%(中國(guó)燒堿產(chǎn)量已列世界第二位)；乙烯氧氯化法聚氯乙烯技術(shù)與規(guī)模列全國(guó)第一，聚氯乙烯產(chǎn)銷量列全國(guó)第一，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率達(dá)16%，是國(guó)內(nèi)最大，品種最全、技術(shù)最優(yōu)的氯堿廠產(chǎn)品基地，申峰牌聚氯乙烯是上海市名牌產(chǎn)品。［講解］近年來(lái)，我國(guó)的氯堿工業(yè)在產(chǎn)量、質(zhì)量、品種、生產(chǎn)技術(shù)方面都得到很大開(kāi)展。但同時(shí)人們也發(fā)現(xiàn)氯堿工業(yè)及其一些產(chǎn)品對(duì)環(huán)境有著較大的污染作用。例如，現(xiàn)已查明某些有機(jī)氯溶劑有致癌作用，氟氯烴會(huì)破壞臭氧層等。但隨著人們環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，人們對(duì)以氯堿工業(yè)為根底的化工生產(chǎn)過(guò)程中所造成的污染及其產(chǎn)品對(duì)環(huán)境造成的影響越來(lái)越重視。如現(xiàn)在已停止使用和生產(chǎn)某些有害的有機(jī)氯產(chǎn)品。像DDT、六六六等含氯農(nóng)藥就是被禁用產(chǎn)品，以前被冰箱所普遍使用的制冷劑氟利昂也正在逐漸地被其他制冷劑所取代。［投影練習(xí)］氯堿廠電解飽和食鹽水制取燒堿的工藝流程示意圖如下：依據(jù)上圖，完成以下填空：(1)在電解過(guò)程中，與電源正極相連的電極上所發(fā)生的反響為；與電源負(fù)極相連的電極附近，溶液pH(填“不變〞“升高〞或“下降〞)(2)如果粗鹽中SO含量較高，必須添加鋇試劑除去SO，該鋇試劑可以是：A.Ba(NO3)2B.BaCl2C.BaCO3(3)為有效除去粗鹽中的Ca2＋、Mg2＋、SO，參加試劑的合理順序?yàn)椋篈.先加NaOH，后加鋇試劑，再加Na2CO3B.先加NaOH,后加Na2CO3,再加鋇試劑C.先加鋇試劑，后加NaOH，再加Na2CO3(4)假設(shè)采用無(wú)隔膜電解槽電解冷的食鹽水，Cl2與NaOH充分接觸，產(chǎn)物僅是NaClO和H2，相應(yīng)的化學(xué)方程式為分析講解：此題考查應(yīng)用電解原理及除雜知識(shí)分析氯堿工業(yè)一些具體問(wèn)題。(1)電解NaCl溶液時(shí)，電極反響式分別為：陽(yáng)：2Cl－－2e－===Cl2陰：2H＋＋2e－===H2↑，其中與電源負(fù)極相連的陰極因H＋放電破壞了水的電離平衡，使溶液中OH－濃度增加，故溶液的pH升高。(2)除雜質(zhì)的原那么是除去雜質(zhì)的同時(shí)，不能引入新的雜質(zhì)。除NaCl中的SO，假設(shè)加Ba(NO3)2，會(huì)引入新的雜質(zhì)NO，假設(shè)加BaCO3，對(duì)除去SO無(wú)濟(jì)于事，加BaCl2符合題意。(3)必須先加過(guò)量的鋇試劑，除去SO，此時(shí)溶液中又多出了Ba2＋雜質(zhì)，后加Na2CO3，可在除去Ca2＋的同時(shí)，除去過(guò)量的Ba2＋，過(guò)量的CO可最后加適量酸除去，假設(shè)采取最后加鋇試劑的方法，那么溶液中過(guò)量的Ba2＋無(wú)法除去。答案：(1)2Cl－－2e－===Cl2↑升高(2)B(3)AC(4)NaCl＋H2ONaClO＋H2↑［小結(jié)］本節(jié)課我們重點(diǎn)講了食鹽水的精制和以氯堿工業(yè)為根底的化工生產(chǎn)，同時(shí)了解了我國(guó)氯堿工業(yè)開(kāi)展的一些狀況。［布置作業(yè)］習(xí)題：三、3、4●板書設(shè)計(jì)第二節(jié)氯堿工業(yè)(第二課時(shí))二、離子交換膜法制燒堿2.食鹽水的精制Ba2＋＋SO===BaSO4↓Mg2＋＋2O