Question

工業(yè)上電解飽和食鹽水能制取多種化工原料，其中部分原料可用于制備多晶硅。

（1）如圖是離子交換膜法電解飽和食鹽水示意圖。電解槽陽(yáng)極產(chǎn)生的氣體是____________；NaOH溶液的出口為_(kāi)__________（填字母）；精制飽和食鹽水的進(jìn)口為_(kāi)__________（填字母）；干燥塔中應(yīng)使用的液體是___________。

（2）多晶硅主要采用SiHCl₃還原工藝生產(chǎn)，其副產(chǎn)物SiCl₄的綜合利用受到廣泛關(guān)注。

①SiCl₄可制氣相白炭黑（與光導(dǎo)纖維主要原料相同），方法為高溫下SiCl₄與H₂和O₂反應(yīng)，產(chǎn)物有兩種，化學(xué)方程式為_(kāi)___________________________________________。

②SiCl₄可轉(zhuǎn)化為SiHCl₃而循環(huán)使用。一定條件下，在20 L恒容密閉容器中的反應(yīng)：

3SiCl₄（g）+2H₂（g）+Si（s）4SiHCl₃（g）

達(dá)平衡后，H₂和SiHCl₃物質(zhì)的量濃度分別為0.140 mol/L和0.020 mol/L，若H₂全部來(lái)源于離子交換膜法的電解產(chǎn)物，理論上需消耗純NaCl的質(zhì)量為_(kāi)__________kg。

（3）采用無(wú)膜電解槽電解飽和食鹽水，可制取氯酸鈉，同時(shí)生成氫氣�，F(xiàn)制得氯酸鈉213.0 kg，則生成氫氣_________m³（標(biāo)準(zhǔn)狀況）。

 

Answer 1

（1）氯氣 a d 濃硫酸

（2）①SiCl₄+2H₂+O₂SiO₂+4HCl  ②0.35

（3）134.4

解析：本題分三部分，綜合考查氯堿工業(yè)、原料的綜合利用及有關(guān)計(jì)算。

（1）根據(jù)電解原理，陽(yáng)極產(chǎn)生氯氣，用濃硫酸干燥；陰極區(qū)產(chǎn)生氫氣和氫氧化鈉。結(jié)合圖示可知，a口為氫氧化鈉溶液出口；而陰離子不允許透過(guò)隔膜，故精制飽和食鹽水應(yīng)從d口進(jìn)入。（2）①根據(jù)題意，SiCl₄與H₂和O₂反應(yīng)的產(chǎn)物之一為SiO₂，則另一產(chǎn)物應(yīng)為HCl，不難寫(xiě)出化學(xué)方程式；②計(jì)算時(shí)要考慮參加反應(yīng)的氫氣和未參加反應(yīng)的氫氣：根據(jù)平衡時(shí)H₂與SiHCl₃物質(zhì)的量濃度0.140 mol/L和0.020 mol/L可求出共需氫氣（0.140 mol/L+0.020 mol/L×1/2)×20 L=3.0 mol，再根據(jù)電解飽和食鹽水反應(yīng)方程式進(jìn)而求出需氯化鈉6.0 mol，即0.35 kg。（3）根據(jù)題意，首先寫(xiě)出反應(yīng)方程式：NaCl+3H₂ONaClO₃+3H₂↑，根據(jù)NaClO₃和H₂的當(dāng)量關(guān)系，不難求出產(chǎn)生氫氣的體積(標(biāo)況）：

213 000 g÷106.5 g/mol×3×22.4 L/mol=134 400 L=134.4 m³。