【鼎尖教案】高中化学(大纲版)第3册第4单元电解原理及其应用第2节氯碱工业(第2课时).docVIP

第二课时 ［引言］上节课我们学习了电解饱和食盐水的反应原理，知道其可以得到三种重要的化工原料——氢气、氯气和烧碱。由于这几种产物混合时易发生化学反应，故需使电解反应在特殊的电解槽(即离子交换膜电解槽)中进行。但进入电解槽阳极室的饱和食盐水必须是精制的，为什么要精制？粗盐水又应该如何精制？下面我们就来探讨这个问题。 ［板书］第二节 氯碱工业(第二课时) 二、离子交换膜法制烧碱 2.食盐水的精制 ［讲解］由上一节所学知识我们知道，离子交换膜的特点是只允许指定离子通过。而粗盐水中常含有泥沙、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO等杂质，它们的存在会使制得的NaOH纯度降低，同时会使离子交换膜受到损坏，故在电解前，必须对饱和食盐水进行精制。 ［投影］已知粗盐水中常含有泥沙、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO等杂质，怎样用BaCl2、Na2CO3、NaOH、盐酸等试剂将其除去？ ［师］请大家分组讨论，设计除杂方案。 ［学生讨论，并设计除杂方案，教师选择有代表性的方案，用来展示和讲解］ ［教师评讲后总结］对于有关除杂问题的解答，首先应注意：在除去已有杂质的同时，不能带进新的杂质。因此，在解答此种类型的题目时，一定要“瞻前顾后”，即注意思维的严密性。其次，对于所提供的试剂，一定要弄清楚使用它的目的。例如，在本题中，BaCl2显然是用来清除SO的，而Na2CO3定然是用来沉淀Ca2＋的，NaOH可使Mg2＋、Fe3＋等以沉淀的形式析出来，盐酸是用来调节溶液的pH的。在此基础上，再对所加试剂进行合理排序，即可达到实验目的。 ［依据以上思路，教师和学生一块设计出以下除杂方案］ ［板书］ ［想一想］1.为什么精制盐水时，要使所加BaCl2、NaOH、Na2CO3过量？ ［议一议］2.若把所加NaOH和Na2CO3的顺序调换一下，对精制结果是否会有影响？ ［学生思考，讨论后回答］ 答案：1.加BaCl2过量，可使溶液中的SO沉淀完全，加NaOH、Na2CO3过量，是为了使溶液中的Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋和过量的Ba2＋沉淀完全。 2.把所加NaOH和Na2CO3的顺序调换，不会影响精制结果。 ［师］请大家写出以上反应的离子方程式。 ［请一位同学上黑板书写］ ［学生板书］Ba2＋＋SO===BaSO4↓ Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓ Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓ Ba2＋＋CO===BaCO3↓ Ca2＋＋CO===CaCO3↓ CO＋2H＋===CO2↑＋H2O OH－＋H＋===H2O ［思考］怎样知道所加BaCl2溶液是否过量？又怎样知道所加HCl是适量的？ ［学生思考后回答］取加入BaCl2后的溶液静置，然后取上层清液用稀H2SO4检验，若有沉淀生成，说明所加BaCl2过量，否则，不过量；用pH试纸可检验出所加HCl是否适量。 ［反问］那么，是不是经过上述程序处理后的食盐水就可进入电解槽了呢？ ［师］非也！ ［讲解］上述方法处理后的盐水仍含有一些Ca2＋、Mg2＋等金属离子，由于这些阳离子在碱性环境中会生成沉淀，损坏离子交换膜，因此该盐水还需送入阳离子交换塔，进一步通过阳离子交换树脂除去Ca2＋、Mg2＋等。这时的精制盐水就可以送往电解槽中进行电解了。 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。 ［过渡］NaOH、Cl2和H2都是重要的化工原料，其可以进一步加工成多种化工产品而广泛用于各工业。下面，我们就来了解一下以氯碱工业为基础的化工生产。 ［板书］三、以氯碱工业为基础的化工生产 ［师］NaOH、H2、Cl2这三种物质对我们并不陌生，请大家分组讨论和归纳出它们各自的用途。 ［学生分组讨论，并进行回答交流］ ［投影总结］ 氯碱工业某些产品的用途 烧碱是基本化工原料之一，它主要用于制造有机化学品、造纸、肥皂、玻璃、纺织、印染等行业。 氯气的用途非常广泛，最早用于制造漂白粉，以后又扩展到一系列无机氯产品，其中主要有液氯、盐酸及漂粉精、次氯酸钠等漂白消毒系列产品。 氯气曾大量用于制造有机氯农药，如六六六、DDT、多氯联苯等，后来人们发现它们会造成严重的环境污染并在生物体内残留，因此已停止生产和使用。但氯仍是生产某些高效低毒的农药如速来威、含氯菊酯等的原料。 有机合成方面，氯有更广泛和更大量的用途。其中用量最大的是生产聚氯乙烯(PVC)树脂。聚氯乙烯是仅次于聚乙烯的世界第二大塑料品种，生产1 t聚氯乙烯树脂约需氯0.6 t。氯还用于生产含氯溶剂、环氧树脂、泡沫塑料、氯丁橡胶、氟氯烃等。 氢气也是很有用的原料。它除用于合成氯化氢以制取盐酸和聚氯乙烯外，另一重大用途是植物油加