Question

工業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，電解槽陽極產生的氣體是________；NaOH溶液的出口為________(填字母)；精制飽和食鹽水的進口為________(填字母)；干燥塔中應使用的液體是________。

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

①SiCl4可制氣相白炭黑(與光導纖維主要原料相同)，方法為高溫下SiCl4與H2和O2反應，產物有兩種，化學方程式為___________________________________。

②SiCl4可轉化為SiHCl3而循環使用，一定條件下，在20 L恒容密閉容器中的反應：

3SiCl4(g)＋2H2(g)＋Si(s)4SiHCl3(g)

達平衡后，H2和SiHCl3物質的量濃度分別為0.140 mol/L和0.020 mol/L，若H2全部來源于離子交換膜法的電解產物，理論上需消耗純NaCl的質量為________kg。

(3)采用無膜電解槽電解飽和食鹽水，可制取氯酸鈉，同時生成氫氣，現制得氯酸鈉213.0 kg，則生成氫氣________m3(標準狀況)。

 

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分別為：陰極：2H＋＋2e－=H2↑；陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑。所以陽極產物為氯氣，H＋在陰極放電，水中的c(OH－)增大，即NaOH在陰極(a處)產生。電解飽和食鹽水所用的陽離子交換膜只允許陽離子(Na＋)通過，阻止陰離子和氣體通過，電解過程中，Cl－在陽極大量消耗，因此應在陽極區(d處)補充NaCl干燥塔干燥的氣體為Cl2，應用濃H2SO4。

(2)①光導纖維為SiO2，產物為兩種，另一種物質只能為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，可寫出反應的化學方程式為：

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。