第4章 烧碱详解ppt课件.ppt
《第4章 烧碱详解ppt课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第4章 烧碱详解ppt课件.ppt(42页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、第四章 氯碱工业,2022/11/23,1,2022/11/23,2022/11/23,2022/11/23,一 电解法制烧碱的基本原理,理论分解电压(理),电解过程发生所必须的最小外加电压称为理论分解电压。,(理)(阳)(阴),阴和阳两极的电极电位可由能斯特方程式求得,2022/11/23,5,理论分解电压(理),例试计算NaCl水溶液的理论分解电压已知进入阳极室的食盐水溶液的质量浓度为265g/L,阴极电解液中含NaOH100g/L,NaCl为190g/L,氯气、氢气的压力均为101.3kPa。采用石墨为阳极,钢丝为阴极。,解:,电极反应:,阳极:2Cl-,Cl2,+,2e,2H+,+,2
2、e,H2,阴极:,2022/11/23,6,理论分解电压(理), (Cl /Cl-),1.3583 +,2,0.05917,log,1,4.542,= 1.319V,同理,在阴极可得:, (H+ /H2),= 0 +,2,0.05917,log,(0.4 10-14)2,1,= -0.852V,2022/11/23,7,理论分解电压(理),则理论分解电压为:,(理论), (Cl /Cl-), (H2 /H+),1.319+0.852 = 2.171V,2022/11/23,8,2 过电压,1 )过电压及影响因素,过电压系离子在电极上的实际电极电位与平衡电极电位(可由能斯特方程式计算得到)的差值
3、,称为该离子的过电压.过电位的作用在一定的条件下,存在过电位要消耗一部分电能,这是不利的一面,但利用过电位的性质结合选择适当的电解条件,可使电解过程符合需要。如电解食盐水,9,2022/11/23,影响因素,(1)在电极上析出物质种类的影响,规律: 金属离子在电极放电时,过电位并不大,但当电极上产生气体物质如Cl2 , H2 ,O2等时,过电位数值就相当大.原因:A 电解过程中,由于电极上产生气体,形成了一薄层,导电不良的气膜;B 在吸附能力强的金属附近,可能形成气体的过饱和溶液;C 气体由原子变成分子,再形成气泡拖延了时间.,2 过电压,(2) 电极材料的影响,2022/11/23,11,(
4、3)电流密度和温度的影响,结论:降低电流密度,增大电极表面积,使用海绵状或粗糙表面的电极,提高电解质温度等,均可使过电压降低.,槽电压及电压效率,电解时电解槽的实际分解电压称为槽电压.,槽电压应为理论分解电压E(理)、过电压E(过),电解液的电压降E(液)和电极、接点、导线等的电压降E(降)之和。,E(槽),=,E(理),+,E(过),+,E(液),+,E(降),槽电压总是高于理论分解电压。,2022/11/23,12,槽电压及电压效率,理论分解电压与槽电压的比称为电压效率.,电压效率(E) =,E(理论分解电压),E(槽电压),100%,电能效率,为电压效率与电流效率的乘积,即:,=,(E)
5、,(I),2022/11/23,13,4 电流效率,1) 法拉第第一定律,电解过程中,电极上所析出的物质的量与通过电解质的电量成正比.即与电流强度及通电时间成正比. G = KQ = KIt式中:电极上析出物质的质量,g 或kg;通过的电量,.s或.h; K- - 电化当量;电流强度,; t - 通电时间,s 或h.,结论:如果要提高电解生成物的产量,则要增大电流强度或延长电解时间,2022/11/23,14,4电流效率,)法拉第第二定律,当直流电通过电解质溶液时,电极上每析出(或溶解)克当量(1克当量即物质得或失mol电子时的物质的量)的任何物质,所需电量是恒定的,在数值上约等于96500,
6、称为法拉第常数(用表示),即1F96500C96500A.s26.8A.h,利用法拉第第二定律,可计算出通过A.h电量时,在电极上所析出物质的量,2022/11/23,15,二 隔膜法电解,1 隔膜法电解原理,隔膜法电解是用隔膜电解槽来进行生产的.,图4.1 立式隔膜电解槽示意图,阳极,阴极,2022/11/23,16,三 隔膜法电解,电解食盐水溶液中,主要存在四种离子:Na+ 、Cl- 、H+ 、OH-。,电解槽的阳极通常使用石墨或金属涂层电极;阴极用铁丝网或多孔铁板。当通入直流电时, Na+ 、H+ 向阴极移动, Cl- 、OH-向阳极移动。,2022/11/23,17,1 隔膜法电解原理
7、,阳极,2 Cl-,Cl2,+,2e,阴极,2H+,+,2e,H2,阴极的Na+不参加反应与留在溶液中的OH-形成NaOH溶液,并聚集在阴极附近,使阴极附近的碱浓度不断增大。与此同时,阳极附近的NaCl浓度不断降低。,2022/11/23,18,1 隔膜法电解原理,副反应:,(1)阳极上产生的Cl2部分溶于阳极液中,与水反应生成次氯酸与盐酸:,Cl2,+ H2O,HClO,+,HCl,(2)阴极的NaOH随浓度的增大必然向阳极扩散,与次氯酸与盐酸反应:,2 NaOH,+,HCl,NaCl,+,H2O,NaOH,+,HClO,NaClO,+,H2O,2022/11/23,19,1 隔膜法电解原理
8、,当溶液中的HClO和NaClO的含量增大时,又可能发生下列反应:,2HClO,+,NaClO,NaClO3,+,2HCl,次氯酸根浓度增大时,还会参加阳极反应放出氧气:,6ClO-,+,6OH-,2ClO3-,+,4Cl-,+,3/2O2,+,6e,(3)阳极液中的次氯酸钠和氯酸钠也会由于扩散作用,通过隔膜进入阴极室,被阴极上产生的新生态H还原为氯化钠:,NaClO,+,H2,NaCl,+,H2O,2022/11/23,20,1 隔膜法电解原理,(4)在阳极附近OH- 离子浓度升高后, OH-在阳极放电:,4OH-,2H2O,+,O2,+,4e,(5)盐水中含有硫酸盐时,在一定条件下,如氯离
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第4章 烧碱详解ppt课件 烧碱 详解 ppt 课件
![提示](https://www.31ppt.com/images/bang_tan.gif)
链接地址:https://www.31ppt.com/p-1428515.html