原文由 Ω 离子分析(WHO1235) 发表:
氯碱工业的基本原理
氯碱工业! P& T+ k& z! ~" D9 E
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。: C M0 X4 h; f 一、电解饱和食盐水反应原理8 {' Y. ]$ X% B. {- t9 t# n
电解饱和食盐水的原理与前面学过的电解CuCl2
0 c- C0 [1 K6 s$ I Y: K: ]7 O7 E溶液的原理是相类似的。5 W l2 p, B% E5 X6 e8 e 【实验3】 在U型管里装入饱和食盐水,用一根碳棒作阳极,一根铁棒作阴极(如右图)。同时在两边管中各滴入几滴酚酞试液,并把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近。接通直流电源后,注意观察管内发生的现象及试纸颜色的变化。% G Y6 {& n0 `9 U9 r" r8 l 从实验可以看到,在U型管的两个电极上都有气体放出。阳极放出的气体有刺激性气味,并且能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝,说明放出的是Cl2;阴极放出的气体是H2,同时发现阴极附近溶液变红,这说明溶液里有碱性物质生成。/ t. V' g; a/ k0 Y' y 为什么会出现这些实验现象呢?" A* t5 o2 Z) H4 b! m" V; T0 @. X这是因为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。在这样的电解条件下,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,使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝。% X: [5 \9 r- W
阳极反应:2Cl--2e-=Cl2↑(氧化反应)8 A. P: C$ D0 U8 _+ g, x' U1 v 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。% a& b* K9 ?' c- H) u
阴极反应:2H++2e-=H2↑(还原反应)' i* H* d# v& w 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-, j8 X1 O# F9 g0 W" D 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,电解饱和食盐水的总反应可以表示为:0 G7 N& k3 T% {' g) o) @2 Y3 s$ s! d6 G工业上利用这一反应原理,制取烧碱、氯气和氢气。0 b* d9 e3 Y e i5 u+ a; `* X9 V" a在上面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Cl2能反应生成NaClO、H2和Cl2混合遇火能发生**。在工业生产中,要避免这几种产物混合,常使反应在特殊的电解槽中进行。; O" j; V% ?& Q& g( I0 R