师：同学们好，我们知道氯气跟氢氧化钠是常见的化工原料，那么它们在工业上是如何制取的呢？氯气肯定不能像实验室那样用二氧化锰跟浓盐酸加热来制取。在工业上，氢氧化钠和氯气是通过电解饱和食盐水制取的，同时还会产生氢气，并以它们为原料生产一系列化工产品。这个过程我们称之为氯碱工业。今天我们就来探究氯碱工业的原理。

　　首先，回忆一下上节课学习的电解池阴阳极放电顺序。阳极有两种情况，与阳极材料有关。第一种，如果阳极是活泼金属作为电极，那么活泼金属先放电，即活泼金属失电子；如果是惰性电极，比如铂或者石墨，其放电顺序体现的是失电子能力大小的顺序。从电化学与氧化还原反应联系的角度看，这个顺序其实就是还原剂由强到弱的顺序。

　　阴极材料则无所谓，用石墨做电极或铁钉做电极都可以。因为阴极是得电子的，这些电极材料本身不会得电子，只是负责承载电子，让电解质中的离子过来得电子。从氧化还原反应角度看，这就是氧化性顺序大小。其顺序与金属活动性顺序表有一定关系，把金属活动顺序表中对应金属离子的顺序排开，要注意这里有两个氢离子，第一个氢离子主要来自酸，在金属活动性顺序表中的位置是原始位置，即铜、汞、银、铂、金之前的氢；另一个氢离子来自水，它排在铝离子后面，变成离子后得电子能力比铝离子强。

　　这是对上节课内容的复习。现在来看电解饱和食盐水的氯碱工业，选择惰性电极，饱和食盐水中阳离子有钠离子和氢离子，阴离子有氯离子和氢氧根离子。通上电后，在闭合回路中，电流方向与电子流向相反，电流逆时针，电子顺时针。从负极来看，电子到阴极，阴极承载电子准备得电子，此时电解质中的阳离子过来，根据放电顺序，水中的氢离子比钠离子得电子能力强，所以氢离子得电子变成氢气。这个电极反应还可以写成水得电子，即水中的两个氢得到两个电子变成氢气，留下两个氢氧根。这样能体现出电解过程中产生氢气后，阴极留下大量氢氧根。很多时候为方便起见，还是写氢离子得电子这种形式。

　　再看阳极，电子顺时针移动，阳极要失电子给电源正极，石墨电极不考虑失电子，肯定是电解质中的阴离子失电子。根据失电子能力强弱，氯离子失电子能力强于氢氧根，所以是氯离子失电子得到氯气。

　　小结一下，电解液中阳离子往阴极走，因为阴极聚集电子会吸引阳离子过来得电子；阴离子往阳极走，因为阳极失去电子带上正电荷吸引阴离子过来失电子。这样就更好理解上节课讲的电解质中阴阳离子的移动方向了。

　　从氧化还原反应角度看，阳极失电子是还原剂的特征，发生氧化反应；阴极得电子是氧化剂的特征，发生还原反应。那么它们的总反应能不能像原电池那样把两个电极反应直接加起来呢？不行。因为溶液中有氢氧根，处理电解池总反应时，一定要注意离子的来源，把物质写出来。比如氯离子来自氯化钠，氢离子来自水，所以总反应应该是两个氯化钠和两个水在电解条件下，生成氯气、氢气，氢气走后，两个水留下的两个氢氧根会结合钠离子生成氢氧化钠。这样的总反应就能很好体现氯碱工业。

　　氯气和氢氧化钠是氯碱工业的主要产物，氢气也有重要用途，比如做燃料等。

　　理论上分析了阴阳极产物及溶液情况，那怎么通过实验验证呢？检验阴极产生的氢氧化钠，可以用酚酞指示剂；检验阴极产生的氢气，能看到气泡，还可以用点燃的方式；检验阳极产生的氯气，浓度不大时，除了看气泡，还可以用湿润的淀粉碘化钾试纸，因为碘化钾与氯气反应生成碘单质，碘单质碰到淀粉变蓝色。

　　下面看实验过程：在 U 型管倒入饱和食盐水，同时在两边管中加入几滴酚酞试液。插入一根石墨棒作阳极，一根铁钉做阴极。电源正极与石墨棒连接，电源负极与铁钉相连。接通直流电源后观察现象。用蒸馏水将淀粉、碘化钾试纸润湿，把湿润的淀粉碘化钾试纸放在与直流电源正极相连的玻璃管口附近，观察试纸颜色变化。检验完气体后，把导管伸入盛有氢氧化钠的试管中，将燃着的木条靠近阴极式管口，打开橡胶塞，点燃生成的气体。

　　这组实验完全验证了之前的推断。接下来，以石墨作为电极电解饱和食盐水的原理，分析下面两个电解过程的电极反应和总反应，大家可以暂停思考，写完后和后面答案核对。

　　如果按照以上装置进行工业生产行不行呢？阳极产生氯气，阴极产生氢气并留下大量氢氧根，这里有个网友做了个实验，用 220 伏交流电对氯化钠溶液进行电解，因电压高电解快，最终溶液呈黄绿色，这是氯气溶解在水里的颜色。而之前用 16 伏直流电，产氯气少，颜色浅。要知道，阴极产生的氢氧化钠会和阳极产生的氯气反应，这样氯气就不断被消耗，生产氯气的效率极低。而且氯气和氢气若从一个杯口同时出来，在光照条件下会爆炸，所以这个装置不能用于工业生产。