氯碱工业的核心反应方程式
氯碱工业是现代化学工业的基石之一，其核心在于通过电解饱和食盐水（氯化钠溶液）来大规模生产氯气、氢气和烧碱（氢氧化钠）。这一过程的核心化学反应方程式可以简洁地表示为：2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + Cl₂↑ + H₂↑。这个方程式清晰地揭示了原料与产物之间的关系：每消耗2分子的氯化钠和2分子的水，便可生成2分子的氢氧化钠、1分子的氯气和1分子的氢气。该反应的本质是一个氧化还原过程，在直流电的作用下，溶液中的氯离子（Cl⁻）在阳极失去电子被氧化为氯气，而水中的氢离子（H⁺）在阴极得到电子被还原为氢气，同时溶液中富集了钠离子（Na⁺）和氢氧根离子（OH⁻），从而形成氢氧化钠溶液。
工业实现与关键技术
尽管核心方程式看似简单，但其工业化实现却依赖于精密的电解槽技术。历史上主要发展了三种技术路线：隔膜法、水银法和离子交换膜法。隔膜法使用多孔隔膜分隔阳极和阴极区，允许离子通过但阻止产物混合；水银法则以液态汞为阴极，使钠离子放电生成钠汞齐，再与水反应生成氢氧化钠和氢气；而当今最先进、最环保的离子交换膜法则采用具有选择透过性的阳离子交换膜，它只允许钠离子等阳离子通过进入阴极室，从而高效、高纯度地生产烧碱和氯气。无论采用何种技术，其遵循的总体电化学原理与核心方程式一致，但不同的方法在能耗、产品纯度及环境影响上存在显著差异。
方程式背后的产业意义
这个基础方程式所代表的产业具有极其广泛的影响力。其三大产物——氯气、氢气和烧碱，是众多下游产业链不可或缺的原料。氯气用于生产聚氯乙烯（PVC）、含氯溶剂、漂白剂和农药；氢气则应用于合成氨、石油精炼和新兴的氢能领域；烧碱是造纸、纺织、氧化铝冶炼和肥皂制造的关键化学品。因此，氯碱工业的产能和运行状况常被视为一个国家基础化工水平的晴雨表。理解“2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + Cl₂↑ + H₂↑”这个方程式，不仅是掌握了一个化学反应，更是洞悉了一个支撑现代生活与工业体系的庞大产业网络的起点。