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1、海水中食盐资源综合利用氯碱工业安徽省枞阳县枞阳中学 施其胜 246700浩瀚的海洋蕴含着宝贵的化学资源，海水中共含有80多种元素，这些元素大部分以盐 的形式存在，它们在海水中的含量差异很大。在海水的无机盐中，以氯化钠为最多，约占海 水中盐类总量的80%。人类通过海水晒盐从海水中提取食盐，食盐不仅是常用的调味品，是 人体必须的物质，更被誉为“化学工业之母”，在工业上，主要通过氯碱工业等进行综合利 用。工业上用电解饱和食盐水的方法来制取NaOH、Cl2和屯，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
2、业、冶金工业、石油化学工业以及公用事业等。一、食盐水的精制从海水得到的粗盐中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO 2-等杂质，不符合电解要求，用4 于电解法制碱必须经过精制。在粗盐溶液中常加入一些试剂，使杂质沉淀过滤出，再加入盐 酸调节盐水的pH，从而精制食盐水。其操作流程可以为：先加入过量的BaCl溶液使SO2-24 完全沉淀，再加入过量的NaOH溶液除去Fe3+和Mg2+，然后加过量的Na2CO3溶液除去Ca2+和 Ba2+,过滤后，向滤液中加入盐酸调节pH为7即可。二、电解食盐水原理 电解饱和食盐水原理可以通过下图所示的实验装置来说明：ET -壑NaCl是强电解质，在溶液里完全电
3、离，H2O是弱电解质，微弱电离，因此在氯化钠溶液 中存在Na+、H+、Cl-、OH-四种离子。在上述实验中，当接通直流电源后，带负电的Cl-和OH- 向阳极移动，带正电的Na+和H+向阴极移动。在所给的电解条件下，Cl-比OH-容易失去电子， H+比Na+容易得电子，在两极分别发生下列反应：阳极：2C1-2e-=Cl2 f（氧化反应）阴极：2H+2e-=H2 f（还原反应）由于H2O电离出来的H+在阴极放电产生屯，促使H2O不断电离出OH-,使溶液中的OH-浓度增 大。所以电解饱和食盐水的总反应可表示为：2NaCl + 2H2O解=2NaOH + Cl2 f +屯f三、工业电解食盐水装置在上述
4、的电解饱和食盐水的实验中，电解产物之间能够发生化学反应，如NaOH溶液和Cl能反应生成NaClO, H和Cl混合遇火能发生爆炸。在氯碱工业生产中，为避免饱和食盐2 2 2水电解产物NaOH与Cl2混合、Cl2与H2混合，需要使反应在特殊的电解槽中进行。目前，比较先进的氯碱工业电解技术是离子交换膜法。 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。下图 表示的是一个单元槽的离子交换膜法电解原理示意图。电解槽的阳极用金属钛网制成，为了 延长电极使用寿命和提高电解效率，钛阳极网上涂有钛、钌等氧化物涂层；阴极由碳钢网制 成，上面涂有镍
5、涂层；阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室。阳离子交换膜有一种特 殊的性质，即它只允许阳离子通过，而阻止阴离子和气体通过，也就是说只允许Na+通过， 而Cl-、OH-和气体则不能通过。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。精制的饱和食盐水进入阳极室，纯水（加入一定量的NaOH，起增强导电作用）加入阴极 室。通电时，H2O在阴极表面放电生成屯，从而产生OH-，Na+穿过离子交换膜由阳极室进入 阴极室，导出的阴极液为NaOH溶液，Cl-在阳极表面放电生成Cl2，电解后的淡盐水从阳极 导出，可重新用于配制食盐水
6、。四、氯碱工业用途NaOH、Cl2和H2都是重要的化工生产原料，可以进一步加工成多种化工产品，广泛用于生 产和生活中。有机甘威造詆 HaOII含譌票白剂右机合成电無和J 食 h水玻璃肥皂纺织印染育机合成 氮化粉合成氯碱工业试题链接氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下:粗盐 HO NaOH NaCO223Cl H2 250%Na0H 溶液依据上图，完成下列填空：在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生反应的化学方程式为.，与电源负极相连的电极附近，溶液pH值填：不变、升高或下降。）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.如果粗盐中SO 2 -含量较高
7、，必须添加钡试剂除去SO 2 -，该钡试剂可以是（选填a、b、c,多选扣分）。aBa(OH) b Ba(NO) cBaCl2322为有效除去Ca2+、Mg2+、SO 2 -,加入试剂的合理顺序为（选填a, b， c多选扣分）a先加NaOH，后加Na2CO3,再加钡试剂b先加NaOH，后加钡试剂,c先加钡试剂，后加NaOH,再加Na2CO310%NaCl 溶脱盐工序中利用NaoH和NaCl在溶解度上的差异，通 、冷却、（填写操作名称）除去NaCl。在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；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和屯，相应的化学方程式为 参考答案：（1）22赵字升高 Ca2+CO 2=CaCO ； Mg2+2OH-=Mg(OH) 2 / + HO解- NaClO+ H f22 a c （4）b c （5）蒸发过滤（6） NaCl
