净水机宣传上的电化学

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
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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% {
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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
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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