发布时间 : 星期三 文章[化学]《轻松攻克高考化学推断题》更新完毕开始阅读
氯碱工业的主要原料是饱和食盐水，但由于粗盐水中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等杂质，这鞋杂质在碱性条件下会生成沉淀，阻碍电解时的离子交换，因而粗盐水远不能达到电解要求，必须经过提纯精制。
精制食盐水最常用的方法为沉淀法，如除去粗盐水中的SO42-离子时，可先加入过量的BaCl2溶液，然后用Na2CO3溶液除去过量Ba2+。使用Na2CO3溶液还可以除去Ca2+离子。而Mg2+、Fe3+等离子可用NaOH溶液除去。 b 电解饱和食盐水
我国的氯碱工业生产主要采用两种生产工艺——隔膜法和离子交换膜法。
隔膜法和离子交换膜法都是氯碱工业的电解设备，其中所用的膜有本质区别。前者是有条件地阻止阴、阳极电解产物相混合的多孔石棉隔膜。后者由阳离子交换树脂（几类氟碳树脂）组成，树脂的高分子骨架上接有能电离出H+而可与Na+等阳离子交换的离子交换基团—SO3H、—COOH，所以是一类厚度虽仅0.1～0.5 mm，但一般只允许溶液中的阳离子在膜中通过，更不能自由通过气体或液体的阳离子交换膜。
在直流电场中的阳离子交换膜，只能让阳离子通过、迁移进入阴极室，而不容阴极室里的阴离子透过、迁移进入阳极室。这种选择性的透过作用，使精制饱和食盐水在阳极室中经循环电解，通过Cl-的阳极氧化和Na+的迁移入阴极室而变为淡盐水；使淡碱液或纯水在阴极室中经循环电解，通过H2O（H+）的阴极还原，积累OH-和Na+而变为纯烧碱浓溶液。电解槽的极间距变短，两极间的溶液电阻就减小，可相应降低电解电压而节省电能。 传统的隔膜法使用的石棉隔膜，并无离子膜所有阻止OH-向阳极迁移的功能。当稍微提高阴极碱液的浓度时，将明显增大OH－向阳极的迁移量，必将造成Cl2和OH-的反应而相应降低该电解生产的电流效率。
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如下图，电解槽的下部阳极区一侧通入精制的饱和食盐水，阴极区一侧通入淡碱液或纯水，阳极产生Cl2，阴极产生H2。实际操作中，将极间距减小，可降低电解电压而节省电能。循环电解时，阳极液中的Na+能在Cl-阳极氧化成Cl2的同时，透过阳离子交换膜迁移入阴极室；阴极液中的H2O在阴极还原生H2和OH-，其中OH-因受阻于阳离子交换膜而与Na+共存于阴极室，最终使阴极液成为产品纯浓液碱。
2. 材料化工
材料是人类赖以生存和发展的物质基础。人们把信息、材料和能源誉为“当代文明的三大支柱”。80年代以高技术群为代表的新技术革命，把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。材料与国民经济建设、国防建设和人民生活密切相关。而工业上的“三大材料”——金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料的应用已经渗透到了我们生活的每一个角落。在化工体系中，以生产材料为目的的化学工业，如冶金、建材、塑料、橡胶等占有相当大的比重。下面便对与材料有关的一些问题进行简单讨论。
(1) 金属的冶炼
①电解法
金属活动顺序表中较为活泼的Na～Al的冶炼应采用电解法，如： 2NaCl（熔融）2Al2O3（熔融）
2Na+Cl2↑ 2MgCl2（熔融）2Al+3O2↑
Mg+Cl2↑
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电解氧化铝制铝时，生成的O2与阳极炭棒反应生成CO、CO2，所以应不断补充阳极炭棒，同时应加入冰晶石（Na3AlF6）作为助熔剂。 ②热还原法
金属活动顺序表中Zn-Cu金属的冶炼可采用热还原法，根据金属的性质选择所采用的还原剂。
a. 用H2作还原剂。用此方法得到的金属较纯，污染小，但价格较贵 Fe3O4+4H2 3Fe+4H2O（制很纯的还原性铁粉，这种铁粉具有很高的反应活性，在空中受撞击或受热时会燃烧，所以俗称“引火球”。）
b. (火法冶金）用C（焦炭、木炭）、CO作还原剂。此方法的最大缺点是易混入杂质，污染大 如： ZnO+C
Zn+CO2↑
c. （铝热法）Al作还原剂（铝热剂）冶炼难熔的金属 Fe2O3+8Al
2Fe+Al2O3 3Fe3O4+8Al
9Fe+4Al2O3 3V2O5+10Al
6V+5Al2O3
d. 用Na、Mg等活泼金属为还原剂冶炼Ti等现代的有色金属。 2Mg+TiCl4（熔融）③加热法
Hg、Ag等不活泼金属的冶炼，可用加热其氧化物或锻烧其硫化物的方法。如： 2HgO
2Hg+O2↑ 2HgS+O2
2Hg+SO2↑ 2Ag2O
4Ag+O2↑
Ti+2MgCl2 4Na+TiCl4（熔融）
Ti+4NaCl
④物理提取
Pt、Au在自然界中存在，其密度很大，用多次淘洗法去掉矿粒、泥沙等杂质，便可得Pt、Au单质。
(2) 硅酸盐工业
①玻璃工业
a. 原料：高岭土：Al2(Si2O5)(OH) （氧化物形式：Al2O3·2SiO2·2H2O）、正长石：K2Al2Si6O16（氧化物形式：K2O ·Al2O3·6SiO2）、石英砂、纯碱、烧碱、石灰石、生石灰 b. 反应原理
制造玻璃的过程是复杂的物理、化学变化，主要反应是： Na2CO3+SiO2
Na2SiO3+CO2↑ CaCO3+SiO2
CaSiO3+CO2↑
要注意的是反应在高温下进行，溶液中的复分解反应规律并不适用 c. 玻璃的种类与特性
玻璃中的主要成分是SiO2、硅酸盐等（Na2SiO3、CaSiO3、SiO2或Na2O·CaO·6SiO2） 下面是不同玻璃的特性和用途
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普通玻璃：在较低温度下易软化，如一般的窗玻璃；
有色玻璃：加入某些金属氧化物后使玻璃呈现出颜色，如Co2O3使玻璃呈蓝色，Cu2O使玻璃呈红色；
石英玻璃：不易膨胀，耐酸碱，强度大，滤光，是一般的耐高温玻璃化学仪器的材料，也可做高压水银灯、紫外灯的灯壳；
光学玻璃：透光性能好，有折光和色散性，用于制作精密的光学仪器；
玻璃纤维：耐腐蚀，不怕烧，不导电，不吸水，隔热，吸声，可作宇航服的材料 钢化玻璃：耐高温，耐腐蚀，强度大，质地轻，可用作车窗防弹玻璃和微波通信器材等 扩展——常见的玻璃仪器
容器类：试管、烧杯、烧瓶（圆底烧瓶、平底烧瓶、蒸馏烧瓶）、锥形瓶、集气瓶、试剂瓶（细口瓶、广口瓶）、容量瓶、干燥管（U形管）
取用仪器类：滴定管、胶头滴管、漏斗（普通漏斗、长颈漏斗、分液漏斗）、玻璃棒 其它类：酒精灯、温度计、冷凝管、干燥器、研钵和研杵、量筒 ②水泥工业
a. 原料和成分：黏土、石灰石、石膏
普通水泥的主要成分是硅酸三钙（3CaO·SiO2）、硅酸二钙（2CaO·SiO2）、铝酸三钙（3CaO·Al2O3）
b. 生产过程：将黏土和石灰石研磨、混合后在水泥回转窑中煅烧，再加入适量的石膏，研成细粉后便得到普通水泥。
c. 应用：将水泥、沙子和水混合后得到水泥砂浆。水泥砂浆是建筑用的黏合剂。将水泥、沙子和碎石混合后可得到混凝土。混凝土是重要的建材。
(3) 高分子合成材料
塑料、合成纤维、合成橡胶总称三大合成材料。它们是以石油、天然气、煤和农副产品为主要原料，先制成单体，通过加聚或缩聚反应，生成高聚物（称为合成树脂），再加入添加剂（如强固剂、填充剂、增塑剂、发泡剂、稳定剂、色料等）而成。合成材料有优良的性能，如①比重小：合成纤维一般都比天然纤维轻，如棉花比重是1.54，羊毛是1.32，而聚丙烯只有0.9。②性能好：强度大、耐化学腐蚀、耐磨、电绝缘等。③易加工。 ①化学纤维
合成纤维与人造纤维总称化学纤维。合成纤维的强度大、耐磨、耐化学腐蚀，但保水性、着色性能均不及人造纤维，故常以混纺制品出现。 a. 生产过程
天然纤维：棉麻（植物纤维──糖）和丝毛（动物纤维──蛋白质），直接取自自然界。 人造纤维：用不能纺纱的纤维素（棉短绒、木材、麦秸、稻草、野生植物等）溶于特定溶剂中，压挤入某种介质中固化而成丝。
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