氯碱工业的反应原理

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：
总反应
2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2↑+H2↑
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。

氯碱，即氯碱工业，也指使用饱和食盐水制氯气氢气烧碱的方法。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。

中文名：氯碱
应用 ：轻工业、纺织工业
原理：使用饱和食盐水制氯气氢气烧碱
工艺：隔膜法 电离法
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生产原理

由电解食盐水溶液制取烧碱、氯气和氢气的工业生产，是重要的基础化学工业之一。我国的氯碱工业主要采用两种生产工艺。

1.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tiO 2 － RuO 2 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 Ca 2+ 、 Mg 2+ 、

下两种电离方程：

NaCl =Na + + Cl -

H2O= （可逆）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= Cl 2 ↑

在阴极 2H + + 2e=H 2 ↑

即在阳极室放出 Cl 2 ，阴极室放出 H 2 。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 H 2 跟 Cl 2 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+H 2 ↑+ Cl 2 ↑

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。

交换膜法

离子交换膜法电解食盐水的原理如图 b所示。在这种电解槽中，用阳离子交换膜把阳极室和阴极室隔开。阳离子交换膜跟石棉绒膜不同，它具有选择透过性。它只让Na + 带着少量水分子透过，其它离子难以透过。电解时从电解槽的下部往阳极室注入经过严格精制的 NaCl溶液，往阴极室注入水。在阳极室中Cl - 放电，生成 C1 2 ，从电解槽顶部放出，同时 Na + 带着少量水分子透过阳离子交换膜流向阴极室。在阴极室中 H + 放电，生成 H 2 ，也从电解槽顶部放出。但是剩余的 OH - 由于受阳离子交换膜的阻隔，不能移向阳极室，这样就在阴极室里逐渐富集，形成了 NaOH溶液。随着电解的进行，不断往阳极室里注入精制食盐水，以补充NaCl的消耗；不断往阴极室里注入水，以补充水的消耗和调节产品NaOH的浓度。所得的碱液从阴极室上部导出。因为阳离子交换膜能阻止Cl - 通过，所以阴极室生成的NaOH溶液中含NaCl杂质很少。用这种方法制得的产品比用隔膜法电解生产的产品浓度大，纯度高，而且能耗也低，所以它是目前最先进的生产氯碱的工艺。

电解精制的食盐水
在阳极氢离子得到电子生成氢气，阴极氯气失去电子便成闾离子。在电解槽的中间有一层离子交换膜，这样就能源源不断发生反应。