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(2009?重庆)工业上电解饱和食盐能制取多种化工原料,其中部分原料可用于制备多晶硅.(1)图是离子交换膜法电解饱和食盐水示意图,电解槽阳极产生的气体是 ;NaOH溶液的出口为 (填字母);精制饱和食盐水的进口为 (填字母);干燥塔中应使用的液体是 .(2)多晶硅主要采用SiHCl3还原工艺生产,其副产物SiCl4的综合利用收到广泛关注.①SiCl4可制气相白炭黑(与光导纤维主要原料相同),方法为高温下SiCl4与H2和O2反应,产物有两种,化学方程式为SiCl4+2H2+O2 高温 SiO2+4HCl .②SiCl4可转化为SiHCl3而循环使用.一定条件下,在20L恒容密闭容器中的反应:3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(g)4SiHCl3(g)达平衡后,H2与SiHCl3物质的量浓度分别为0.140mol/L和0.020mol/L,若H2全部来源于离子交换膜法的电解产物,理论上需消耗纯NaCl的质量为 kg.(3)采用无膜电解槽电解饱和食盐水,可制取氯酸钠,同时生成氢气,现制得氯酸钠213.0kg,则生成氢气 M3(标准状况).试题及答案-填空题-云返教育
试题详情
(2009?重庆)工业上电解饱和食盐能制取多种化工原料,其中部分原料可用于制备多晶硅.
(1)图是离子交换膜法电解饱和食盐水示意图,电解槽阳极产生的气体是
;NaOH溶液的出口为
(填字母);精制饱和食盐水的进口为
(填字母);干燥塔中应使用的液体是
.
(2)多晶硅主要采用SiHCl
3
还原工艺生产,其副产物SiCl
4
的综合利用收到广泛关注.
①SiCl
4
可制气相白炭黑(与光导纤维主要原料相同),方法为高温下SiCl
4
与H
2
和O
2
反应,产物有两种,化学方程式为
SiCl
4
+2H
2
+O
2
高温
SiO
2
+4HCl
.
②SiCl
4
可转化为SiHCl
3
而循环使用.一定条件下,在20L恒容密闭容器中的反应:3SiCl
4
(g)+2H
2
(g)+Si(g)
4SiHCl
3
(g)达平衡后,H
2
与SiHCl
3
物质的量浓度分别为0.140mol/L和0.020mol/L,若H
2
全部来源于离子交换膜法的电解产物,理论上需消耗纯NaCl的质量为
kg.
(3)采用无膜电解槽电解饱和食盐水,可制取氯酸钠,同时生成氢气,现制得氯酸钠213.0kg,则生成氢气
M
3
(标准状况).
试题解答
氯气:a:d:浓硫酸:
SiCl
4
+2H
2
+O
2
高温
SiO
2
+4HCl
:0.351:134.4
解:(1)电解饱和食盐时阳极阴离子Cl
-
、OH
-
放电,Cl
-
的放电能力强于OH
-
,
阳极:2Cl
-
-2e
-
═Cl
2
↑,
阴极:2H
+
+2e
-
═H
2
↑;
总反应为:2NaCl+2H
2
O
电解
Cl
2
↑+H
2
↑+2NaOH,
阴极:氢离子放电,产生氢气.致使氢氧根离子浓度增大,钠离子和氢氧根离子的增大都发生在阴极室,所以a出口导出的液体是氢氧化钠溶液;
阳极:氯离子放电,产生氯气,致使钠离子浓度升高,通过阳离子交换膜到达阴极室.所以d入口应加入精制饱和食盐水;
要干燥Cl
2
需要用酸性干燥剂浓硫酸或P
2
O
5
等,中性干燥剂无水CaCl
2
.
(2)①SiCl
4
与H
2
和O
2
反应,产物有两种,光导纤维的主要成分是SiO
2
,H、Cl元素必在另一产物中,H、Cl元素结合成HCl,然后配平即可.
发生的化学方程式为:SiCl
4
+2H
2
+O
2
高温
SiO
2
+4HCl;
②由3SiCl
4
(g)+2H
2
(g)+Si(s)
4SiHCl
3
(g)
起始量(mol) n 0
变化量(mol) 2x x 4x
平衡量(mol) n-2x 4x
4x=0.020mol/L×20L=0.4mol,x=0.1mol,
n-2x=0.140mol/L×20L=2.8mol,n=3.0mol,
由2NaCl+2H
2
O
电解
Cl
2
↑+H
2
↑+2NaOH,
2mol 1mol
2×58.5g
1mol
=
m(NaCl)
3mol
; m(NaCl)=351g=0.351kg.
(3)由NaCl转化为NaClO
3
,失去电子数为6,H
2
O转化为H
2
,得到的电子数为2,
设产生的H
2
体积为Vm
3
,
由得失电子守恒得:6×
213×10
3
g
116.5gmol
-1
=2×
Vm
3
×10
3
L?m
-3
22.4L?mol
-1
;
V=134.4m
3
.
故答案为:(1)①氯气;a;d;浓硫酸;
(2)①SiCl
4
+2H
2
+O
2
高温
SiO
2
+4HCl;②0.351;
(3)134.4.
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