Question

工业上电解饱和食盐水能制取多种化工原料，其中部分原料可用于制备多晶硅。

 

(1)上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的综合利用受到广泛关注。

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___________________________________。

②SiCl4可转化为SiHCl3而循环使用，一定条件下，在20 L恒容密闭容器中的反应：

3SiCl4(g)＋2H2(g)＋Si(s)4SiHCl3(g)

达平衡后，H2和SiHCl3物质的量浓度分别为0.140 mol/L和0.020 mol/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213.0 kg，则生成氢气________m3(标准状况)。

 

Answer 1

(1)氯气　a　d　浓硫酸　(2)①SiCl4＋2H2＋O2 SiO2＋4HCl　②0.35　(3)134.4

【解析】(1)电解饱和食盐水的电极反应分别为：阴极：2H＋＋2e－=H2↑；阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑。所以阳极产物为氯气，H＋在阴极放电，水中的c(OH－)增大，即NaOH在阴极(a处)产生。电解饱和食盐水所用的阳离子交换膜只允许阳离子(Na＋)通过，阻止阴离子和气体通过，电解过程中，Cl－在阳极大量消耗，因此应在阳极区(d处)补充NaCl干燥塔干燥的气体为Cl2，应用浓H2SO4。

(2)①光导纤维为SiO2，产物为两种，另一种物质只能为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)由题意，可写出反应的化学方程式为：

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。