摘要:隔膜法 电解在立式隔膜电解槽中进行.如图a所示.电解槽的阳极用涂有TiO2-RuO2涂层的钛或石墨制成.阴极由铁丝网制成.网上附着一层石棉绒做隔膜.这层隔膜把电解槽分隔成阳极室和阴极室.将已除去Ca2+.Mg2+. 下两种电离方程: NaCl Na++Cl- H2O H++OH- 所以.食盐水中含有Na+.H+.Cl-和OH-四种离子.当接通电源后.在电场的作用下.带负电的Cl-和OH-移向阳极.带正电的Na+和H+移向阴极.在这种条件下.电极上发生如下反应: 在阳极 2Cl--2e 2Cl 2Cl Cl2↑ 在阴极 2H++2e 2H 2H H2↑ 即在阳极室放出Cl2.阴极室放出H2.由于阴极上有隔膜.而且阳极室的液位比阴极室高.所以可以阻止H2跟Cl2混合.以免引起爆炸.由于H+不断放电.破坏了水的电离平衡.促使水不断电离.造成溶液中OH-的富集.这样在阴极室就形成了NaOH溶液.它从阴极室底部流出.电解食盐水的总反应可以表示如下: 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑ 用这种方法生产的碱液比较稀.其中含有多量未电解的NaCl .需要经过分离.浓缩.才能得到固态 NaOH.
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烧碱和氯气都是重要的基本化工原料,它们大多来自氯碱工业,氯碱工业的工艺流程如下图所示:
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(1)电解饱和食盐水的总反应方程式为______,阳极发生的电极反应为_______。
(2)工业生产用的食盐水进入电解槽之前需精制,请简要说明需要精制的原因。
(3)目前氯碱工业主要采用的方法有三种,它们各有特点(见表)。
| 方法 | 电解槽特点 | 产品中氯 化钠含量 | 电解液中氢 氧化钠含量 | 总能耗 (kW.h?t-1) | 其他 |
| 隔膜法 | 使用石棉纤维制成的隔膜隔开阴阳极 | 较大 | 低 | 高 | 细微石棉吸入人的肺内有损健康,目前正被离子膜交换法取代 |
| 汞法 | 由独立的电解室和解汞室构成,氯气和氢气在不同的室产生 | 低 | 很高 | 高 | 汞易对环境造成污染,在我国已经被淘汰 |
| 离子交换膜法 | 使用能选择性通过离子的离子膜替代隔膜法中石棉隔膜 | 很低 | 较高 | 低 | 占地少、生产能力大、能连续生产,是氯碱工业的发展方向 |
请比较三种方法的优缺点,指出哪些方面的主要因素不断促进着电解槽革新。
(4)氯碱化工厂的选址比较特殊,如通常不会单独建氯碱化工厂,而是与农药厂、有机化工、制药厂、盐酸厂等建在一起,请分析这种建厂方式的原因和所带来的好处
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