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22.1 氯鹼工業

22.1 氯鹼工業. 氯鹼工業以電解濃氯化鈉溶液（濃鹽水）來製造三種非常重要的化工產品. 氯氣. 氫氣. 氫氧化鈉溶液. Cl 2 (g) + 2NaOH(aq) NaCl(aq) + NaOCl(aq) + H 2 O(l). 22.2 氯漂白劑. 家居漂白劑是由氯氣與氫氧化鈉溶液製成的。. 氯氣與氫氧化鈉溶液反應，會生成次氯酸鈉（ NaOCl ）。. 22.2 氯漂白劑. 次氯酸鈉具漂白性質。. 圖 22.1 氯漂白劑. 22.3 氯和次氯酸鈉的用途. 氯的用途. 製造漂白粉和漂白水；. 漂白紡織物（如亞麻布、棉布）；.

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22.1 氯鹼工業

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  1. 22.1氯鹼工業 • 氯鹼工業以電解濃氯化鈉溶液（濃鹽水）來製造三種非常重要的化工產品 • 氯氣 • 氫氣 • 氫氧化鈉溶液

  2. Cl2(g) + 2NaOH(aq) NaCl(aq) + NaOCl(aq) + H2O(l) 22.2氯漂白劑 • 家居漂白劑是由氯氣與氫氧化鈉溶液製成的。 • 氯氣與氫氧化鈉溶液反應，會生成次氯酸鈉（NaOCl）。

  3. 22.2氯漂白劑 • 次氯酸鈉具漂白性質。 圖 22.1 氯漂白劑

  4. 22.3氯和次氯酸鈉的用途 • 氯的用途 製造漂白粉和漂白水； 漂白紡織物（如亞麻布、棉布）； 製造有機溶劑； 製造消毒劑、殺蟲劑、油漆、塑膠和氫氯酸； 消毒食水和泳池水。 圖 22.2 一些含氯的產品

  5. 22.3氯和次氯酸鈉的用途 • 氯的用途 圖 22.3 氯可用來消毒泳池水

  6. 22.3氯和次氯酸鈉的用途 • 次氯酸鈉的用途 漂白衣物上的污漬； 消毒和清潔排水道、廁所和洗滌槽； 消毒泳池水； 處理廢水，可減少異味及幫助微生物分解廢水中的有機廢物。

  7. 22.4從電解濃鹽水製造氯 • 於實驗室進行電解濃鹽水 圖 22.4 電解濃鹽水

  8. 22.4從電解濃鹽水製造氯 • 用簡單的裝置電解濃鹽水會產生兩個問題： 氯氣和氫氣會混合及產生反應，生成氯化氫氣體。 氯氣會直接與電解池中的氫氧化鈉溶液反應。

  9. 22.4從電解濃鹽水製造氯 • 避免各種生成物混合。汞電解池是常用的電解池之一。 圖 22.5 工業用的汞電解池

  10. 2Cl–(aq) Cl2(g) + 2e– Na+(aq) + e– + Hg(l) Na/Hg(l) 鈉汞齊 22.4從電解濃鹽水製造氯 • 汞電解池 • 在電解過程中，氯氣和鈉分別在碳陽極和汞陰極生成。 在陽極上產生的反應：（碳陽極） 在陰極上產生的反應：（汞陰極）

  11. 2Na/Hg(I) + 2H2O(I) 2NaOH(aq) + H2(g) + 2Hg(l) 鈉汞齊 22.4從電解濃鹽水製造氯 • 汞電解池 • 鈉在汞中溶解，生成鈉汞齊。 • 鈉汞齊隨即流至另一個間隔中，並與水反應，生成氫氣和氫氧化鈉溶液。還原的汞可再用。

  12. 22.4從電解濃鹽水製造氯 • 汞電解池 圖 22.6 汞電解池

  13. 22.4從電解濃鹽水製造氯 • 汞電解池 • 可是，上述過程會產生含有汞化合物的有毒廢料。如果把這些廢料排放入河流和大海，會造成嚴重的污染問題，海洋生物會死於汞中毒。 圖 22.7 魚類死於汞中毒

  14. 22.5氯 • 氯的性質： 黃綠色的有毒酸性氣體。 具刺鼻的氣味。 密度比空氣高。 可溶於水和有機溶劑。

  15. Cl2(g) + H2O(l) HCl(aq) + HOCl(aq) 氫氯酸 次氯酸 酸性溶液 22.6氯的化學性質 • 氯水的漂白作用 • 氯氣會與水產生可逆反應，生成氫氯酸和次氯酸。 • 氯水中的次氯酸會產生次氯酸根離子。

  16. OCl–(aq) + 染料 Cl–(aq) + (O + 染料) 氧化狀態 無色 有色 無色 無色 22.6氯的化學性質 • 氯水的漂白作用 • 次氯酸根離子可把有色染料氧化，令染料變成無色。

  17. 氯氣 水 花朵被 漂白 22.6氯的化學性質 • 氯水的漂白作用 圖 22.8 濕潤氯氣對花朵的漂白作用

  18. 溴溶液 溴化鉀 溶液 加入氯水 22.6氯的化學性質 • 與鹵化物溶液的反應 • 與溴化鉀溶液的反應 • 把氯水加入溴化鉀溶液中，會生成溴，使混合物變為橙色或棕色。 圖 22.9 氯水與溴化鉀溶液的反應

  19. Cl2(aq) + 2Br–(aq) 2Cl–(aq) + Br2(aq) 淺綠色 無色 無色 橙／棕色 22.6氯的化學性質 • 與鹵化物溶液的反應 • 與溴化鉀溶液的反應 • 氯把溴離子氧化為溴。 • 整個氧化還原反應的方程式：

  20. 碘化鉀 溶液 碘溶液 加入氯水 22.6氯的化學性質 • 與鹵化物溶液的反應 • 與碘化鉀溶液的反應 • 把氯水加入碘化鉀溶液中，會生成碘，使混合物變為棕色。 圖 22.10 氯水與碘化鉀溶液的反應

  21. Cl2(aq) + 2I–(aq) 2Cl–(aq) + I2(aq) 淺綠色 無色 無色 棕色 22.6氯的化學性質 • 與鹵化物溶液的反應 • 與碘化鉀溶液的反應 • 氯把碘離子氧化碘。

  22. Cl2(g) + 2NaOH(aq) NaCl(aq) + NaOCl(aq) + H2O(l) 0 –1 +1 22.6氯的化學性質 • 與氫氧化鈉溶液的反應 • 氯氣會與冷的稀氫氧化鈉溶液反應，生成氯化鈉（NaCl）和次氯酸鈉（NaOCl）。 • 氯同時被還原和氧化。

  23. 3Cl2(g) + 6NaOH(aq) 5NaCl(aq) + NaClO3(aq) + 3H2O(l) 0 –1 +5 22.6氯的化學性質 • 與氫氧化鈉溶液的反應 • 氯氣亦會與熱的濃氫氧化鈉溶液反應，生成氯化鈉（NaCl）和氯酸鈉（ NaClO3）。 • 氯同時被還原和氧化。

  24. 濕潤的藍色 石蕊試紙 氯氣 22.7氯的檢驗 • 氯氣可把濕潤的藍色石蕊試紙變紅，繼而變白（漂白）。 圖 22.11 氯氣把濕潤的藍色石蕊試紙變紅，繼而變白

  25. 22.8次氯酸鈉的化學性質 • 次氯酸鈉溶液的漂白作用 • 次氯酸鈉是氯漂白劑的有效成分。 圖 22.12 次氯酸鈉是氯漂白劑的有效成分

  26. OCl–(aq) + 染料 Cl–(aq) + (O + 染料) 無色 有色 無色 無色 22.8次氯酸鈉的化學性質 • 次氯酸鈉溶液的漂白作用 • 氯漂白劑能漂白是因為次氯酸根離子的氧化性質。

  27. 22.8次氯酸鈉的化學性質 • 次氯酸鈉溶液的漂白作用 • 氯漂白劑的漂白效果非常持久。 圖 22.13 浸在氯漂白劑前（左）和後（右）的染色紙張 圖 22.14 浸在氯漂白劑前（藍）和後（白）的染色棉布

  28. 22.8次氯酸鈉的化學性質 • 次氯酸鈉與稀酸的反應 • 漂白劑與稀酸混合後會釋出有毒的氯氣。 圖 22.15 氯漂白劑的警告標籤

  29. 濕潤的藍色 石蕊試紙 稀酸和氯漂白劑的混合物 (c) 最後氯氣把石蕊試紙漂白 (a) 把稀酸加入氯漂白劑中 (b) 釋出的氯氣把濕潤的藍色石蕊試紙變紅 22.8次氯酸鈉的化學性質 • 次氯酸鈉與稀酸的反應 • 漂白劑與稀酸混合後會釋出有毒的氯氣。 圖 22.16 氯漂白劑與稀酸反應，生成氯氣

  30. Cl–(aq) + OCl–(aq) + 2H+(aq) Cl2(g) + H2O(l) 22.8次氯酸鈉的化學性質 • 次氯酸鈉與稀酸的反應 • 我們可以透過氯漂白劑和稀酸的反應製備氯氣。 • 氯氣的密度比空氣高，可用向下導氣法收集。

  31. 22.8次氯酸鈉的化學性質 • 次氯酸鈉與稀酸的反應 圖 22.17 在實驗室內製備氯氣的裝置

  32. 22.9使用氯漂白劑的潛在危險 氯漂白劑會刺激眼睛和皮膚，使用不當會發生危險。因此，使用時應該戴上保護手套、安全眼鏡及確保空氣流通。 氯漂白劑會損壞羊毛、絲綢、紙張等物料。

  33. 2OCl–(aq) 2Cl–(aq) + O2(g) 22.9使用氯漂白劑的潛在危險 如果把含氯漂白劑的廢水直接排入下水道，會造成污染。 應把氯漂白劑儲存在陰涼的地方，避免陽光直接照射，因為次氯酸鹽並不穩定，它會分解成氯化物和氧氣。 溫度愈高，次氯酸鹽的分解速度愈快。 P. 35 / 35

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