Question

（14分）工業(yè)上電解飽和食鹽能制取多種化工原料，其中部分原料可用于制備多晶硅。

（1）題26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的綜合利用收到廣泛關(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20L恒容密閉容器中的反應(yīng)：

   3 SiCl₄（g）+2H₂（g）+Si（s）4SiHCl₃（g）

達(dá)平衡后，H₂與SiHCl₃物質(zhì)的量濃度分別為0.140mol/L和0.020mol/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213.0kg，則生成氫氣      （標(biāo)準(zhǔn)狀況）。

Answer 1

（1）①氯氣；a；d；濃硫酸

（2）①SiCl₄+2H₂+O₂SiO₂+4HCl②0.35（3）134.4

解析：

（1）電解飽和食鹽時(shí)陽(yáng)極陰離子Cl^―、OH^―放電，Cl^―的放電能力強(qiáng)于OH^―，陽(yáng)極發(fā)生的方程式為：2Cl^――2e^―===Cl₂↑；陰極：2H⁺+2e^―===H₂↑；總反應(yīng)為：2NaCl+2H₂OCl₂↑+H₂↑+2NaOH。H₂、2NaOH在陰極，NaOH溶液的出口為a，Cl₂在陽(yáng)極，精制飽和食鹽水從陽(yáng)極進(jìn)入，選d；要干燥Cl₂需要用酸性干燥劑H₂SO₄或P₂O₅等，中性干燥劑無(wú)水CaCl₂。（2）①SiCl₄與H₂和O₂反應(yīng)，產(chǎn)物有兩種，光導(dǎo)纖維的主要成分是SiO₂，H、Cl元素必在另一產(chǎn)物中，H、Cl元素結(jié)合成HCl，然后配平即可。發(fā)生的化學(xué)方程式為：SiCl₄+2H₂+O₂SiO₂+4HCl。②

由3 SiCl₄（g）+2H₂（g）+Si（s）4SiHCl₃（g）

起始量（mol）                n                    0

變化量（mol）     3x         2x       x           4x

平衡量（mol）                n―2x                4x

4x=0.020mol/L×20L=0.4mol，n―2x=0.140mol/L20L=2.8mol，n=3.0mol，由2NaCl+2H₂OCl₂↑+H₂↑+2NaOH，（2×58.5）g：1mol=m（NaCl）g：3mol；m（NaCl）=351g=0.351kg。

（3）由NaCl轉(zhuǎn)化為NaClO₃，失去電子數(shù)為6，H₂O轉(zhuǎn)化為H₂，得到的電子數(shù)為2，設(shè)產(chǎn)生的H₂體積為V，由得失電子守恒有：6×；V=134.4m³。