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2019-2020年高中化学（大纲版）第三册 第四单元 电解原理及其应用
第二节氯碱工业(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
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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。
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［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
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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］
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［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！
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［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
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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氢生产硬化油。此外还用于炼钨、还原金属氧化物、生产多晶硅以及有机物的加氢等。
［讲解］由以上讨论可以看出，氯碱工业及其相关产品几乎涉及国民经济及人民生活的
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各个领域，故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起着很重要的作用。
以氯碱工业为基础的化工生产及产品的主要用途我们可简单归纳如下： ［投影］
氯碱工业产品
［引导学生参看课本彩图：氯碱工业产品］
［过渡］那么，我国氯碱工业的发展情况又是怎样的呢？ 请大家阅读课本“我国氯碱工业的发展” ［学生阅读］ ［投影］
我国烧碱产量的发展统计简图
［师］由以上资料可以看出，我国氯碱工业的发展速度是很快的。