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)上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________(填字母)；精制飽和食鹽水的進(jìn)口為________(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___________________________________。

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________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，現(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＋O2 SiO2＋4HCl　②0.35　(3)134.4

【解析】(1)電解飽和食鹽水的電極反應(yīng)分別為：陰極：2H＋＋2e－=H2↑；陽(yáng)極：2Cl－－2e－=Cl2↑。所以陽(yáng)極產(chǎn)物為氯氣，H＋在陰極放電，水中的c(OH－)增大，即NaOH在陰極(a處)產(chǎn)生。電解飽和食鹽水所用的陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子(Na＋)通過(guò)，阻止陰離子和氣體通過(guò)，電解過(guò)程中，Cl－在陽(yáng)極大量消耗，因此應(yīng)在陽(yáng)極區(qū)(d處)補(bǔ)充NaCl干燥塔干燥的氣體為Cl2，應(yīng)用濃H2SO4。

(2)①光導(dǎo)纖維為SiO2，產(chǎn)物為兩種，另一種物質(zhì)只能為HCl。

②n(H2)＝×20＝3 mol。

由2NaCl＋2H2O 2NaOH＋H2↑＋Cl2↑

　2×58.5　　　　　　　　　 2

　m(NaCl)　　　　　　　　 6 g

m(NaCl)＝351 g≈0.35 kg。

(3)由題意，可寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

NaCl＋3H2O NaClO3＋3H2↑

　　　　　　 106.5　 　6

　　　　　　 213 kg　 m(H2)

m(H2)＝12 kg，n(H2)＝6 000 mol，V(H2)＝134.4 m3。