工業氯鹼實驗裝置

① 電解飽和食鹽水製取氫氣，氯氣和氫氧化鈉，工業上稱為氯鹼工業，氯鹼工業主要設備是立式隔膜電解槽，

陽極反應：2Cl-－2e=Cl2↑（氧化反應）

陰極反應：2H+＋2e＝H2↑（還原反應）
在上述反應中，H+是由水的電離生成的，由於H+在陰極上不斷得到電子而生成H2放出，破壞了附近的水的電離平衡，水分子繼續電離出H+和OH-，
H+又不斷得到電子變成H2，結果在陰極區溶液里OH-的濃度相對地增大，使酚酞試液變紅。因此，電解飽和食鹽水的總反應可以表示為：
總反應
2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2↑+H2↑

若向兩極附近滴入酚酞，在陰極出現紅色

工業用電解熔融氯化鈉的方法製取金屬鈉，化學方程式為？
2NaCl=2Na+Cl2(電解)

② 高一化學必修一工業製取氯氣的實驗

工業製取氯抄氣是用電解飽和食鹽水襲的方法，方程式為2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2
但其實在高一你還沒學習電解的原理。在NaCl和H2O的溶液中，NaCl電離出Na+和Cl-；而H2O微弱電離出H+和OH-。Cl-比OH-優先到正極失去電子，形成氯氣，H+比Na+優先在負極失去電子，形成氫氣，所以負極附近的水電離的H+被反應掉，剩餘的OH-越來越多，溶液就開始顯鹼性了。

③ 實驗室制氯氣裝置圖

④ 化學實驗小組在學習化學電源和氯鹼工業相關知識後，在實驗室 進行實驗驗證，他們設計組裝了如圖所示裝置

右邊裝置中抄有較活潑的金屬鋁、導電的非金屬石墨和電解質溶液，且d電極上通入氧氣，所以能自發的進行氧化還原反應而構成原電池，鋁作負極，石墨作正極，發生吸氧腐蝕；左邊裝置有外接電源，所以構成電解池，a是陽極，b是陰極．
A、b是陰極，d是正極，故A錯誤．
B、原電池和電解池工作時，a電極上氯離子失電子生成氯氣，所以a電極附近氫氧根離子濃度幾乎不變，d電極上氧氣得電子和水生成氫氧根離子導致溶液鹼性增強，所以d電極附近溶液變紅，故B錯誤．
C、b電極是陰極，陰極上溶液中氫離子得電子發生還原反應，電極反應式為2H⁺+2e^-=H₂↑，故C錯誤．
D、當電解一段時間後，B裝置中，負極附近產生大量鋁離子，正極附近產生大量氫氧根離子，氫氧根離子和鋁離子生成氫氧化鋁沉澱，A裝置中陽極上生成氯氣，陰極上生成氫氣，所以溶液變成氫氧化鈉溶液，氫氧化鋁能溶於氫氧化鈉，所以停止實驗，再將A中溶液倒入B中混合，充分振盪，沉澱全部消失，故D正確．
故選D．

⑤ 氯鹼工業的生產工藝

1.隔膜法
電解在立式隔膜電解槽中進行，如圖 a所示。電解槽的陽極用塗有tiO 2 － RuO 2 塗層的鈦或石墨製成，陰極由鐵絲網製成，網上附著一層石棉絨做隔膜，這層隔膜把電解槽分隔成陽極室和陰極室。將已除去Ca 2+ 、Mg2+ 、
下兩種電離方程：
NaCl =Na+ + Cl-
H2O= （可逆）H+ + OH-
所以，食鹽水中含有Na+ 、H+ 、Cl- 和OH- 四種離子。當接通電源後，在電場的作用下，帶負電的Cl-和 OH- 移向陽極，帶正電的Na+和H+移向陰極，在這種條件下，電極上發生如下反應：
在陽極 2Cl - － 2e= Cl 2 ↑
在陰極 2H + + 2e=H 2 ↑
即在陽極室放出 Cl 2 ，陰極室放出 H 2。由於陰極上有隔膜，而且陽極室的液位比陰極室高，所以可以阻止 H 2 跟 Cl 2 混合，以免引起爆炸。由於H+不斷放電，破壞了水的電離平衡，促使水不斷電離，造成溶液中 OH - 的富集。這樣在陰極室就形成了NaOH溶液，它從陰極室底部流出。電解食鹽水的總反應可以表示如下：
2NaCl+2H2O= 2NaOH+H 2 ↑+ Cl 2 ↑
用這種方法生產的鹼液比較稀，其中含有多量未電解的NaCl，需要經過分離、濃縮，才能得到固態NaOH。
2. 雙電解池法（Diaphragm cell）
該方法類似於隔膜法，但是把反應分在兩個電解池中反應 。這樣進一步避免了氯氣和氫氧化鈉的反應。這樣合成的氯氣含有少量的氧氣 。
3. 水銀電解池法（Castner–Kellner process）
以上的電解池得到的氫氧化鈉中都含有微量的氯化鈉，而水銀電解池法則可以合成完全不含氯化鈉的氫氧化鈉。如圖所示，水銀電解池法把兩種電解質用水銀隔開。陽極放置在飽和食鹽水中，陰極放置在氫氧化鈉溶液中。通電時，氯離子被陽極氧化：
2Cl - － 2e= Cl 2 ↑
鈉離子則在水銀中被還原。
Na++e-=Na
由於鈉離子可溶於水銀，並且水銀阻止鈉與水反應，所以會形成鈉汞合金。在含有氫氧化鈉的電解池中，鈉汞合金成了陽極，鈉重新被氧化：
Na=Na++e-
水則在陰極被還原成氫氣和氫氧根離子：
2H2O+2e-=H2+2OH-
這種方法曾一度被用來廣泛生產氯氣和氫氧化鈉。然而，該裝置需要使用大量的水銀，不但成本昂貴，而且有一定的隱患。曾經在加拿大（安大略）和日本（水俁）發生的大規模的汞中毒（水俁病）事件 ，就與水銀電解池法有關。目前，該方法使用的水銀在一些國家已經被其他物質取代。