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离子交换膜法生产烧碱氯气和氢气
发布时间：2021-01-16 03:53:36① 离子交换膜法制烧碱的具体过程是怎样的请给我讲一讲
电解食盐抄水，中间用阳离子交换膜（只能通过阳离子）隔开
阴极：2H(+)+2e-=H2（气体）
阳极：2Cl-=cl2+2e-
所以总反应为2NaCl+2H2O=2NAOH+CL2+H2
在阴极就能制得纯净的烧碱
② 电解海水制取氯气和烧碱，阳离子交换膜
如果不用阳离子交换膜，那么整个电解池都是一个整体，阴极和阳极上产生的氯气和氢气回很可能在电解池答的液面上方相遇。但是使用阳离子交换膜，就可以完全把电解池分成两个部分，分别是阴极区和阳极区，阴极区和阳极区被完全分割开来，产生的氯气和氢气被分别导出，就不可能相遇了
③ 离子交换膜法制烧碱
会，所以离子交换膜法制烧碱可以得到NaOH
④ 离子膜电解槽如何计算32%碱产量
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。
一、电解饱和食盐水反应原理2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2↑+2NaOH
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。
阳极反应：2Cl-－2e-=Cl2↑（氧化反应）
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。
阴极反应：2H+＋2e-＝H2↑（还原反应）
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-，
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：
工业上利用这一反应原理，制取烧碱、氯气和氢气。
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混合遇火能发生爆炸。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。
二、离子交换膜法制烧碱
目前世界上比较先进的电解制碱技术是离子交换膜法。这一技术在20世纪50年代开始研究，80年代开始工业化生产。
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。右图表示的是一个单元槽的示意图。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。下图是一台离子交换膜电解槽（包括16个单元槽）。
精制的饱和食盐水进入阳极室；纯水（加入一定量的NaOH溶液）加入阴极室。通电时，H2O在阴极表面放电生成H2，Na+穿过离子膜由阳极室进入阴极室，导出的阴极液中含有NaOH；Cl-则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。
离子交换膜法电解制碱的主要生产流程可以简单表示如下图所示：
电解法制碱的主要原料是饱和食盐水，由于粗盐水中含有泥沙、
精制食盐水时经常加入Na2CO3、NaOH、BaCl2等，使杂质成为沉淀过滤除去，然后加入盐酸调节盐水的pH。例如：
加入Na2CO3溶液以除去Ca2+：
加入NaOH溶液以除去Mg2+、Fe3+等：
Mg2+＋2OH-＝Mg(OH)2↓
Fe3+＋3OH-＝Fe(OH)3↓
以除去过量的Ba2+：
这样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。
离子交换膜法制碱技术，具有设备占地面积小、能连续生产、生产能力大、产品质量高、能适应电流波动、能耗低、污染小等优点，是氯碱工业发展的方向。
三、以氯碱工业为基础的化工生产
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，广泛用于各工业。所以氯碱工业及相关产品几乎涉及国民经济及人民生活的各个领域。
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。
以氯碱工业为基础的化工生产及产品的主要用途见下图。
随着人们环境保护意识的增强，对以氯碱工业为基础的化工生产过程中所造成的污染及其产品对环境造成的影响越来越重视。例如，现已查明某些有机氯溶剂有致癌作用，氟氯烃会破坏臭氧层等，因此已停止生产某些有机氯产品。我们在充分发挥氯碱工业及以氯碱工业为基础的化工生产在国民经济发展中的作用的同时，应尽量减小其对环境的不利影响。
我国氯碱工业的发展
我国最早的氯碱工厂是1930年投产的上海天原电化厂（现上海天原化工厂的前身），日产烧碱2t。到1949年解放时，全国只有少数几家氯碱厂，烧碱年产量仅1.5万吨，氯产品只有盐酸、液氯、漂白粉等几种。
近年来，我国的氯碱工业在产量、质量、品种、生产技术等方面都得到很大发展。到1990年，烧碱产量达331万吨，仅次于美国和日本，位于世界第三位。1995年，烧碱产量达496万吨，其中用离子交换膜电解法生产的达56.2万吨，占总产量的11.3％。预计到2000年，烧碱年产量将达540万吨，其中用离子膜电解法生产的将达180万吨，占33.3％。
⑤ 该小组同学模拟工业上用离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧
| ①电解时，阳极复上失电制子发生氧化反应，溶液中的氢氧根离子的放电能力大于硫酸根离子的放电能力，所以阳极上氢氧根离子失电子生成水和氧气4OH - -4e - =2H 2 O+O 2 ↑；阳极氢氧根离子放电，因此硫酸根离子向阳极移动，阴极氢离子放电，因此钠离子向阴极移动，所以通过相同电量时，通过阴离子交换膜的离子数小于通过阳离子交换膜的离子数． 故答案为：4OH - -4e - =2H 2 O+O 2 ↑；＜． ②氢氧化钠在阴极生成，所以在D口导出；氧气在阳极生成，且氧气是气体，所以从B口导出． 故答案为：D，B． ③通电开始后，阴极上氢离子放电生成氢气，氢离子来自于水，所以促进水的电离，导致溶液中氢氧根离子的浓度大于氢离子的浓度，所以溶液的PH值增大． 故答案为：H + 放电，促进水的电离，OH - 浓度增大． ④燃料原电池中，燃料在负极上失电子发生氧化反应，氧化剂在正极上得电子发生还原反应，该燃料原电池中，氧气是氧化剂，所以氧气在正极上得电子和水反应生成氢氧根离子，电极反应式为O 2 +2H 2 O+4e - =4OH - ． 故答案为：O 2 +2H 2 O+4e - =4OH - ． |
⑥ 工业制烧碱化学方程式
工业制烧碱化学方程式如下：
(6)离子交换膜法生产烧碱氯气和氢气扩展阅读：
氢氧化钠为常用的化学品之一。其应用广泛，为很多工业过程的必需品：常用于制造木浆纸张、纺织品、肥皂及其他清洁剂等，另也用于家用的水管疏通剂。
氢氧化钠具有强碱性和有很强的吸湿性。易溶于水，溶解时放热，水溶液呈碱性，有滑腻感；腐蚀性极强，对纤维、皮肤、玻璃、陶瓷等有腐蚀作用。与金属铝和锌、非金属硼和硅等反应放出氢；与氯、溴、碘等卤素发生歧化反应；与酸类起中和作用而生成盐和水。
⑦ 在离子交换膜法制烧碱中，为什么要对盐水进行二次精制
水中的杂质影响氯化钠的电解，不能达到工艺要求，对 氢氧化钠的生产和品质带来很大的问题，杂质，悬浮物，钙镁离子都会影响，这些杂质的存在往往决定了制碱水平，很有必要进行盐水精制
⑧ 下列叙述正确的是（）A．电解饱和食盐水制烧碱采用离子交换膜法，可防止阴极区产生的Cl2进入阳极区B
A、电解饱和食盐水制烧碱采用离子交换膜法，可防止阳极极区产生的Cl2进入阴极区，故A错误；专
B、电解精属炼铜时，阳极上比金属铜活泼的金属Zn、Fe、Ni等先失去电子，在阴极上一直是铜离子得电子，在转移电子一样的情况下，阳极溶解铜的质量不一定比阴极析出铜的质量大，故B错误；
C、海轮外壳上镶入锌块，形成的原电池的正极金属Fe是被保护的电极，故可减缓船体的腐蚀，故C正确；
D、在铁片上镀铜时，铁片为阴极，发生反应：Cu2++2e-=Cu，若铁片增重3.2g，即生成金属铜为3.2g，转移电子是0.1mol，故D错误．
故选C．
⑨ 目前世界上比较先进的电解法制烧碱技术-阳离子交换膜法．（1）电解精制饱和食盐水时，产生的氯气比理论值
（1）电解氯化钠来溶液自的生成物是氢氧化钠、氯气和氢气，即：2NaCl+2H2O
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