子任务1知识点1：离子膜电解槽电解基本概念汇总
子任务1知识点1：离子膜电解槽电解基本概念.
职业教育应用化工技术专业教学资源库《离子膜烧碱生产操作》课程教学方案淄博职业学院《离子膜烧碱生产操作》课程教学方案教师：序号：授课时间上课地点多媒体教室学习内容子任务1：精制盐水电解生产过程---知识点1：离子膜电解槽电解基本概念学时教学目标专业能力◆能熟练掌握离子膜电解生产工艺流程；◆能认知离子膜电解生产工艺流程；方法能力学会离子膜电解槽生产烧碱、氯气和氢气过程的组织方法，学会分析电极上电流流动方向规律总结的方法，学会本工序内岗位上人员相互协调工作方法。
社会能力在完成讨论学习的过程中，要善于利用各种教学资源，能与同学、老师有效地进行问题交流，增强社会交际和沟通能力，积极地完成工作任务。
目标群体之前已学习了二次盐水精制操作方法，完成了任务二次工作要求；熟悉了完成实际工作任务的一般工作方法。
现开始学习精制盐水电解的理论知识与注意事项。
为完成该工作任务，首先要学习一些与电解槽相关的电化学知识。
教学环境多媒体教学方法讨论提问法和任务驱动教学法时间安排教学过程设计。
一、任务资讯1.准备精制盐水电解工艺流程图；2.电解槽结构图纸资料和电解岗位操作法；二、任务决策根据电解制碱生产任务的要求，有针对性地分析完成该项任务所需要的工作条件；由师生分组讨论共同参与制订完成离子膜烧碱生产的虚拟仿真操作任务的决策方案，并进行完善提高。
三、任务计划根据电解制碱的决策方案要求和完成任务需要的时间要求，由教师指导，组长组织成员完成工作任务实施的工作计划。
熟悉电解槽内电流流动和发生的电化学反应需要2个学时。
四、任务实施教师指导任务完成的总体规划，介绍任务完成需要的条件要素，把完成本次任务精制盐水电解的相关图纸、电解岗位操作的相关知识点和质量标准要求介绍给小组成员。
（一）精制盐水电解的基本过程1．电解过程的基本定律⑴ 法拉第第一定律G=KQ=KIt式中 G ——电极上析出物质的质量，g 或kg ；Q ——通过的电量，A ·s 或A ·h ； K ——电化当量； I ——电流强度，A ； t ——通电时间，s 或h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。
化学电解原理知识点总结
化学电解原理知识点总结电解是通过电流作用促使溶液或熔融物质发生化学变化的过程。
它是一种重要的化学反应方式，常常用于生产金属、精炼金属、制备化学工业原料和分析等方面。
在电解过程中，正极和负极上分别发生氧化和还原反应，产生正极产物和负极产物。
下面将对电解原理的相关知识点进行总结。
1. 电解的基本概念电解是通过电流作用使电解质在电极上发生化学变化的过程。
在电解过程中，电流通过电解质溶液或熔融物质时，正极上发生氧化反应，负极上发生还原反应。
电解过程中产生的气体、液体、固体等称为电解产物。
2. 电解质的种类电解质是指能在电解过程中发生电离的化合物，通常包括电离性较高的盐类、酸和碱。
根据电解质的形态，电解可分为溶液电解和熔融电解两种。
3. 溶液电解的原理溶液电解是通过电流作用使电解质溶液中发生化学变化的过程。
在溶液电解中，正极上发生氧化反应，负极上发生还原反应。
电解质在溶液中电离为阳离子和阴离子，阳离子向负极移动，阴离子向正极移动，完成化学变化。
溶液电解可用于金属的电镀、电解精炼、氢氧化铜的制备等方面。
4. 熔融电解的原理熔融电解是通过电流作用使电解质熔化后发生化学变化的过程。
在熔融电解中，金属或非金属的阳离子向负极移动，阴离子向正极移动，实现金属的电解精炼、非金属的制备等过程。
熔融电解常用于铝的生产、镁的生产、钠的生产等方面。
5. 电解反应的基本规律在电解过程中，正极上发生的反应称为氧化反应，负极上发生的反应称为还原反应。
正极上的电解反应趋向于释放电子，负极上的电解反应趋向于吸收电子。
在电解反应中，正极上通常生成氧化物，负极上通常生成金属或氢气。
6. 电解过程中的能量转化在电解过程中，电能被转化为化学能，正极和负极上的化学变化能够释放或吸收电能。
正极和负极上的能量转化满足热力学定律和电化学定律，能量守恒在电解过程中得到体现。
7. 电解反应的影响因素电解反应的速率和效率受多种因素影响，包括电流密度、电极材料、电解质浓度、温度、电解质的离子活度等。
高一化学电解知识点
高一化学电解知识点电解是化学中的一种重要现象，通过电流使电解质分解为正负离子的过程。
它涉及到许多重要的概念和原理。
在高一化学学习中，了解电解的知识点对于理解化学反应、电化学以及工业生产中的一些关键过程具有重要意义。
本文将介绍高一化学电解的知识点，帮助读者深入了解这个重要的领域。
一、电解的基本概念电解是通过通电使电解质溶液或熔融状态下的离子化合物发生化学反应的过程。
在电解过程中，正极称为阳极，负极称为阴极。
通电后，阴极吸引阳离子，阳极吸引阴离子，从而促使电解质分解为正负离子。
二、电解质和非电解质电解质是指能够在溶液或熔融状态下电离产生正负离子的物质。
常见的电解质包括盐、弱酸、弱碱等。
非电解质是指不能在溶液或熔融状态下电离的物质，如糖、乙醇等。
三、电解的条件1. 电解质：只有电解质能够发生电解过程，非电解质不能电离，因此不能进行电解。
2. 电流：电流是电解的动力来源，通电使电解质发生电解反应。
电流的大小与反应速率有关。
3. 电解质浓度：电解质溶液的浓度越高，离子的数目就越多，反应速率也会增加。
4. 温度：温度的升高有助于提高溶液中离子的运动速率，从而影响反应速率。
四、电解的例子1. 铜电解：将含有铜离子的溶液作为电解液，通过通电使铜阳极溶解，同时在阴极上析出纯净的铜金属。
2. 水电解：将水作为电解质，并通过通电使水分解为氧气和氢气，产生氧气的电极称为阳极，产生氢气的电极称为阴极。
3. 氯化钠电解：将氯化钠熔融后通电，产生氯气和钠金属。
五、电解的应用1. 金属的提取：许多金属的提取都涉及到电解过程，如铝的电解法制取金属铝。
2. 电解池：电化学工业中常用电解池来进行电解反应，如制取化学品、电镀等。
3. 蓄电池：蓄电池通过内部的化学反应来存储和释放电能，实现电能的转化。
六、电解的影响因素1. 电流的大小：电流越大，电解过程中产生的物质也会更多。
2. 反应时间：反应时间的延长会增加反应的程度和产生物质的量。
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HClO＋NaOH→ 1 2
O2＋NaCl＋H2O
BiTAC-859复极式离子膜电解槽生产烧 碱的工艺流程
图3-20 电解精制盐水生产烧碱的工艺流程示意图
压力计
压力计
图3-10 旭硝子单极槽离子膜电解工艺流程简图
由一块阳极终端板，若干中间单元和一块阴极
N2 供
酸性溶液中，在电解时化学稳定性好，缺点是膜电阻
Na+可以与水溶液中的同电荷的
此，通过各个电解单元的电流之和就是通过这台单极电
渗透，因此阴极室的NaOH浓度可达35%左右。
由一块阳极终端板，若干中间单元和一块阴极
变松，从而造成许多微细弯曲的
图3-16 BiTAC-859复极式离子膜电解槽单元极板上电流流动形式示意图
废
氯
氯 气 总 管
气 总 管
淡
循
应
一、离子交换膜的种类
联的，各个单元的电流相等电解槽的总电压是各个电解
图3-21 电解槽紧密及针孔压力实验及水封罐
全氟羧酸/磺酸复合膜是一种性能优良的离子膜，使
6ClO-＋3H2O－6e→2ClO3-＋4Cl-＋6H+＋ O2
由用若的干 阳电离解子质交单换元膜组的成膜，体每中个有电活解性单基元团由，阳它极是、由离带子负交电换荷膜与阴电针极解孔槽实组气验成密工。及具 此，通过各个电解单元的电流之和就是通过这台单极电
工业应用案例—离子交换膜电解槽
一、离子交换膜电解槽的种类 工业上用的每一种槽型，每台电解槽都是
由若干电解质单元组成，每个电解单元由阳极、 离子交换膜与阴极组成。 按供电方式的不同，离子膜电解分为单
极式和复极式两大类。
工业应用案例—离子交换膜电解槽
整流器
初三化学电解知识点归纳总结
初三化学电解知识点归纳总结电解是指在电流的作用下，电解质溶液中的正离子和负离子在电极上发生氧化还原反应而分离出来的过程。
而电解质则是能在溶液中产生离子的物质。
电解是化学学科中一个重要的概念，本文将对初三化学电解相关的知识点进行归纳总结。
一、电解的基本概念电解是指通过外加电流使电解质溶液中的化学物质发生氧化还原反应，从而得到相应的产物。
电解可以将离子还原成原子、分子，或者将原子、分子氧化成离子。
二、电解质的分类根据电解质溶液中所含离子的性质不同，电解质可以分为无水电解质和水溶性电解质。
1. 无水电解质：指在无水条件下形成离子的物质。
常见的无水电解质有熔融状态下的氯化钠、氢氟酸等。
2. 水溶性电解质：指在水溶液中形成离子的物质。
常见的水溶性电解质主要包括酸、碱、盐等。
三、电解中的电解质离子电解质溶液中的离子分为阴离子和阳离子两类。
1. 阴离子：在电解质溶液中带负电荷的离子称为阴离子。
常见的阴离子有氯离子（Cl-）、硫酸根离子（SO42-）等。
2. 阳离子：在电解质溶液中带正电荷的离子称为阳离子。
常见的阳离子有钠离子（Na+）、铵离子（NH4+）等。
四、电解的条件要进行电解，需要具备以下条件：1. 电源：提供稳定的电流，常见的电源有干电池、蓄电池和直流电源等。
2. 电解质溶液：由电解质和溶剂组成的溶液，其中电解质能够产生离子。
3. 电解槽：用于放置电解质溶液的容器，通常由两个电极和电解液组成。
4. 电极：将电流引入电解质溶液的导体，分为阳极和阴极。
5. 电解反应：电流通过电解质溶液时，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。
五、电解过程中的现象和规律在电解过程中，会观察到以下现象和规律：1. 电解液溶液中会发生电解，产生气体、金属和电解质溶液等。
2. 气体的产生：在电解液溶液中，电解质的阴离子或阳离子会发生氧化还原反应，产生气体。
例如，氯化钠溶液电解产生氯气和氢气。
3. 金属的析出：在电解液溶液中，阴极会发生还原反应，金属离子还原为金属，从而在电极上析出金属。
高三化学电解知识点总结
高三化学电解知识点总结电解是一种通过电流将化学反应转化为非自发性的电化学过程。
在高三化学学习中，电解是一个重要的知识点，涉及到许多基础概念和实际应用。
本文将对高三化学电解知识点进行总结，帮助同学们更好地理解和掌握这一内容。
一、电解和电解质电解是指将电能转化为化学能的过程。
在电解过程中，电流通过电解质溶液或熔融电解质时，会在电解质中发生化学反应。
电解质是能够在溶液或其熔融状态下导电的物质，包括离子化合物和部分分子化合物。
二、电解的基本原理电解质在电解过程中会发生氧化还原反应。
在电解质溶液中，正极（阳极）接收电子，发生氧化反应；负极（阴极）释放电子，发生还原反应。
电解质的溶液中，经过电解反应，生成阳极产物和阴极产物。
三、电解的条件电解必须满足一定的条件才能进行，主要包括以下几点：1. 电解质必须是导电性能良好的物质，如电解质溶液或熔融电解质。
2. 电解质溶液或熔融电解质中需要有足够的离子数目，以促进电解反应的进行。
3. 存在外加电源，提供电能进行电解。
四、电解的应用电解在生活和工业中有广泛的应用，其中一些典型的应用包括：1. 电解水：电解水可以将水分解为氢气和氧气，并且可以应用于制氢、制氧、水处理等方面。
2. 金属电解：电解可以用于金属的提取和纯化，如铝、铜、锌等。
3. 电镀：电解可以用于金属的电镀，提高金属的耐腐蚀性和美观度。
4. 电池：电解产生的阳极产物和阴极产物可以用来作为电池的电解质溶液。
五、电解的实验操作在进行电解实验时，需要注意以下几个方面：1. 选择合适的电解质：根据实验目的和需要选择适当的电解质进行实验。
2. 选择适当的电解槽：电解槽应该具有良好的导电性能和耐腐蚀性能。
3. 控制电流强度和时间：电流强度和电解时间的选择对实验结果有重要影响，需要根据实际情况进行调整。
六、电解的环境保护问题电解过程中会产生一些有害物质，对环境和人类健康造成影响。
因此，在电解过程中需要注意环境保护问题，采取相应的措施进行防护和处理。
离子膜电解槽的工作原理
离子膜电解槽的工作原理离子膜电解槽是一种用于电解制取氯碱化合物（如氯气、氢气、氢氧化钠和氯化氢）的设备，其工作原理基于离子选择性透膜的特性。
离子膜通常是由聚合物材料制成的薄膜，具有高电导性和选择性透过特定离子的能力。
离子膜电解槽的工作原理如下：1. 电解槽结构：离子膜电解槽由阳极室、阴极室和中间的离子选择性膜组成。
阳极室和阴极室之间通过离子选择性膜隔开，形成两个相互隔离的电解液室。
2. 电解液配置：阳极室和阴极室中分别加入含有离子的电解液。
在氯碱工业中，阳极室通常使用饱和氯化钠溶液，阴极室则采用饱和氢氧化钠溶液。
3. 电极反应：在阳极室，电解液中的氯化钠溶液受电解作用，发生离解反应，产生氯离子和钠离子。
2Cl- →Cl2 + 2e-阴极室中的氢氧化钠溶液受电解作用，发生离解反应，产生水和氢气。
2H2O + 2e- →H2 + 2OH-4. 离子传递：当电流通过电解槽时，离子选择性膜只允许特定类型的离子透过。
在离子膜电解槽中，阳极室中的氯离子只能通过离子选择性膜进入阴极室，而阴极室中的氢氧化物离子也只能透过离子选择性膜进入阳极室。
这样，电解液中的离子可以在电解槽中迁移。
5. 反应生成物：在阴极室中，阴极吸收氢离子和电子，生成氢气。
2H+ + 2e- →H2在阳极室中，氯离子接受电子，生成氯气。
2Cl- →Cl2 + 2e-同时，在阳极室中，水还原成氧气和氢氧化钠。
2H2O →O2 + 4H+ + 4e- .通过上述反应，离子膜电解槽可以同时制取氯气、氢气和氢氧化钠。
离子选择性膜的隔离作用使得阳极室和阴极室能够独立操作，提高了产物的纯度和设备的效率。
离子膜电解槽的工作原理具有以下优点：1. 高纯度产物：离子选择性膜可以有效地隔离阳极室和阴极室，保证产物的纯度。
2. 高效能消耗：离子膜电解槽的电解效率高，能耗低。
3. 节约能源：离子膜电解槽不需要饱和盐溶液的氯化钠向阳极室注入而消耗能量，只需普通的低浓度溶液即可。
离子膜电解槽的工作原理
离子膜电解槽的工作原理
离子膜电解槽是一种利用离子膜将电解液分隔成两个隔离的电解区的电化学装置。
其工作原理如下：
1. 离子膜：电解槽内放置一种特殊的离子选择性透膜，也称为离子膜。
离子膜有正负两种类型，分别让通过正离子或负离子通过，同时阻止反离子通过。
离子膜的作用是将电解液分隔为阳极区和阴极区。
2. 电解液：电解槽内填充两种具有电导性的电解液，分别存在于阳极区和阴极区。
阳极区的电解液中含有被氧化的物质，而阴极区的电解液中含有被还原的物质。
3. 电解反应：在电解槽中通电时，正极吸引阴离子，负极吸引阳离子，导致正离子和负离子通过离子膜进入另一侧的电解液中。
4. 氧化反应：正极处发生氧化反应，氧化物质失去电子，生成氧气或者其他氧化产物，同时释放出正电荷。
这些正离子通过离子膜进入阴极区。
5. 还原反应：负极处发生还原反应，还原物质接受电子，生成还原产物，同时吸收正电荷。
这些负离子通过离子膜进入阳极区。
6. 离子传递：离子膜的选择性透过性使得阳离子只能通过阳离子膜进入阴极区，
负离子只能通过阴离子膜进入阳极区。
这样就实现了电解液的分隔和离子传递。
7. 电解产物：在阳极和阴极的反应过程中生成的气体或化学物质可在各自的电解液中收集或利用。
离子膜电解槽可用于水电解、金属电解、气体电解等多个领域的电化学反应。
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G实际产量 G理论产量 100%
电流效率越高，电流损失越小，同样的电量 获得的电解产物越多。现代氯碱厂，电流效率 一般为95%～97%。
几个重要的概念解读
实例计算 某氯碱厂电解车间有20台电解槽在位
运行，电解槽的运行电流强度为16000A,一昼夜可生 产电解碱液34.6吨，其NaOH含量为32%（wt%），试 求阴极电流效率η。
几个重要的概念解读
过电位虽然消耗一部分电能，但在电解技术上有 很重要的应用。由于过电位的存在，可使电解过
程按着预先的设计进行。
阳极上发生的是氧化过程，电极电位越低的越易
失电子。
由于过电位的存在，使得在阳极上放电的是Cl-而 不是OH-，获得的是氯气而不是氧气。
几个重要的概念解读
超电压的大小与电极反应的性质、电流密度、电极材料等 因素有关。Cl2、H2、O2在不同材料的电极上和不同电流密度下 的过电位见表3-1所示。
表3-1 25℃时H2、O2、Cl2在不同材质电极上和不同电流密度下的过电位
几个重要的概念解读
（3） 槽电压E槽
电解时电解槽的实际分解SE降
（4）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理 100% E槽
提高电压效率的一个很重要的措施是降低槽电压 。
V215 V212
L L
循环水
V213
成品碱
V214 负压水封
V215 正压水封
V212 阳极液罐
V213 阴极液罐
E217 进槽碱换热器
图3-2 精制盐水电解工艺流程简图
电解过程的基本定律
电解过程是电能转变为化学能的过程。当以直 流电通过熔融态电解质或电解质水溶液时，即产生 离子的迁移和放电现象。
图3-3 离子的迁移
图3-4 电解饱和食盐水实验装置
电解过程的基本定律
1.法拉第第一定律 G=KQ=KIt G——电极上析出物质的质量，g或kg ； Q——通过的电量，A· s或A· h； K——电化当量；g/A· h I——电流强度，A； t——通电时间，s或h。 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。
电解过程的基本定律
2.法拉第第二定律
当直流电通过电解质溶液时，电极上析出（或溶解）1 克当量的任何物质，所需要的电量是恒定的，在数值上约等 于96500C，称为1法拉第（用F表示）。 即 1F=96500C=96500A· s=26.8A· h 当电解食盐水溶液时，1A· h的电量理论上可生成的各产 物的质量为： KCL2 35.46 / 26.8 1.323g / ( A h)
解：NaOH的实际产量为34.6×0.32＝11.072（t）
1.492 16000 24 20 11.458(t ) NaOH的理论产量＝ 6 10
11.072 100% 96.63% 11.458
几个重要的概念解读
2.槽电压及电压效率
（1）理论分解电压E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。它在数值上等于阴阳两极的可逆平衡电位之差。 E解 阳 阴 阴阳两极的电极电位可由能斯特方程求得： RT 氧化态 ln nF 还原态 25℃时，
实例计算3-4试计算生产1000kgNaOH，理论上需要消 耗的电能为多少kW· h?（已知NaOH的理论分解电压等于
2.3V） 解：NaOH的电化当量等于1.492g/(A· h) 生产1000kgNaOH所需要的电量为：
1106 Q 670241.3( A h) 1.492
W理 QV 670241.3 2.3 1541.6(kW h) 1000 1000
1.492 16000 24 10 G1 5.729(t ) 6 10
Cl2的理论产量：
G2
H2的理论产量：
1.323 16000 24 10 5.080(t ) 6 10
0.0376 16000 24 10 G3 0.144(t ) 6 10
几个重要的概念解读
KH2 1.008/ 26.8 0.0376g /( A h)
KNaOH 40..01/ 26.8 1.492 g / ( A h)
电解过程的基本定律
实例计算3-1 现有电槽10台，运行电流强度为16000A， 求理论上每日可生产多少吨烧碱、氯气和氢气? 解：根据法拉第定律：G＝KItn得 NaOH的理论产量：
职业教育应用化工技术专业教学资源库《离子膜烧碱生产操作》课程
任务3：精制盐水电解
子任务1：精制盐水电解生产过程
知识点1：离子膜电解槽电解基本概念
淄博职业学院
精制盐水的电解仿真流程图
能熟练掌握离子膜电解生产工艺流程； 能认知离子膜电解生产工艺流程；
理解掌握离子膜电解槽内的盐水电解的 机理； 能叙述离子膜电解盐水的工艺流程；
0.0592 氧化态 lg n 还原态
几个重要的概念解读
平衡电极电位，V； —— —— 标准平衡电极电位，V； n——电极反应中的得失电子数； α 氧化态、α 还原态——分别表示与电极反应相对应的氧 化态和还原态物质的活度。 （2）超电压E超 由于实际电解过程并非可逆，存在浓差极化、电化学极 化(由于电极上电荷转移步骤进行缓慢而引起的极化)，使 电极电位偏离平衡时的电极电位。其偏离平衡电极电位的 值称为超电压。
一般氯碱厂的电解槽的电压效率在60%～65%之间。
几个重要的概念解读
3.电能消耗
QV VIt W 1000 1000
W —— 消耗的电能， kW · h； Q —— 电量， A · h； I —— 电流强度， A ； t —— 运行时间， h ； V —— 槽电压， V。
几个重要的概念解读
精制盐水电解生产工作任务
把合格的精制盐水通过电解的方法生产 30%NaOH ，同时副产Cl2、H2。
图3-1 离子膜电解槽
精制盐水电解工艺流程简图
R211 电解槽 V216 氢气放空筒
P P
氮气
纯水
R211
精制盐水 回水 回水 淡盐水去脱氯 T T 蒸汽
V216 E217
自来水 回 水
V214
自来水