8.生产高纯度氢氧化钠的离子交换膜电解槽.采用阳离子交换膜把阴极室和阳极室隔开.阳离子交换膜“只 允许阳离子通过.原料食盐水加入阳极区.未反应完的食盐水从阳极区取出.经精制后送回阳极室,从外部加水到阴极室以调节生成的烧碱液浓度并取出.和隔膜法相比.离子交换膜电解槽有以下特点: (1) 得到高纯度的固体烧碱(含杂质NaCl 0.1%以下.NaClO3极微量.隔膜法产品含上列杂质量分别为1.0~1.2%和0.1~0.3%), (2) 得高浓度的烧碱液(含NaOH 35~48%,隔膜法产品含NaOH约10%).大大降低了用于蒸发浓缩的能量消耗, (3) 要求高浓度的原料食盐水中所含钙.镁等金属离子的总量控制在0.1ppm以下. 请根据食盐水电解的两极反应和副反应.离子迁移和放电及上述两种膜的性能.简单说明离子交换膜电解槽具有上述特点的原因. 【查看更多】

 

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生产高纯度氢氧化钠的离子交换膜电解槽,采用阳离子交换膜把阳极室和阴极室隔开,阳离子交换膜“只”允许阳离子通过,原料食盐水加入阳极区,未反应完的食盐水从阳极区取出经精制后送回阳极室,从外部加水到阳极室调节生成的烧碱浓度并取出,和隔膜法相比,离子交换膜电解槽有以下特点:

(1)得到高纯度的固体烧碱,含杂质NaCl 0.1% 以下,NaClO3极微量,隔膜法产品含上述杂质分别为:0.1%~1.2%和0.1%~0.3%。

(2)得产品浓度:烧碱液(含NaOH 35%~48%;隔膜法产品含NaOH约10%),大大降低用于蒸发浓缩的能量消耗。

(3)要求高浓度的原料食盐水中所含钙、镁等金属离子的总量控制在0.1 ppm以下。

请根据食盐水电解的两极反应和副反应,离子迁移和放电及上述两种膜(交换膜和隔膜)的性能,简单说明离子交换膜电解槽具有上述特点的原因。

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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.下图1是离子交换膜法(允许钠离子通过,不允许氢氧根与氯离子通过)电解饱和食盐水,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______.

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(1)多晶硅主要采用SiHC13还原工艺生产,其副产物SiC14的综合利用受到广泛关注.SiC14可制气相白炭黑(与光导纤维主要原料相同),方法为高温下SiC14、H2、O2反应,产物有两种,化学方程式为______.SiC14可转化为SiC13而循环使用.一定条件下,在20L恒容密闭容器中反应3SiC14(g)+2H2(g)+Si(s)═4SiHC13(g)达平衡后,H2与SiHC13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NaC1的质量为______kg.
(2)如图2,实验室制备H2和Cl2通常采用下列反应:
Zn+H2SO4?ZnSO4+H2↑,MnO2+4HC1(浓)
△
.
.
MnC12+C12↑+2H2O

据此,从下列所给仪器装置中选择制备并收集H2的装置______(填代号)和制备并收集干燥、纯净C12的装置______(填代号).
可选用制备气体的装置:
(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).(忽略可能存在的其他反应)

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(2013?潍坊模拟)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.下图1是离子交换膜法(允许钠离子通过,不允许氢氧根与氯离子通过)电解饱和食盐水,电解槽阳极产生的气体是
氯气
氯气
,NaOH溶液的出口为
a
a
(填字母),精制饱和食盐水的进口为
d
d
(填字母),干燥塔中应使用的液体是
浓硫酸
浓硫酸
.

(1)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.SiCl4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、H2、O2反应,产物有两种,化学方程式为
SiCl4+2H2+O2
 高温 
.
 
SiO2+4HCl
SiCl4+2H2+O2
 高温 
.
 
SiO2+4HCl
.SiCl4可转化为SiCl3而循环使用.一定条件下,在20L恒容密闭容器中反应3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s)═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NaCl的质量为
0.35
0.35
kg.
(2)如图2,实验室制备H2和Cl2通常采用下列反应:
Zn+H2SO4?ZnSO4+H2↑,MnO2+4HCl(浓)
△
.
.
MnCl2+Cl2↑+2H2O

据此,从下列所给仪器装置中选择制备并收集H2的装置
e
e
(填代号)和制备并收集干燥、纯净Cl2的装置
d
d
(填代号).
可选用制备气体的装置:
(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
134.4
134.4
m3(标准状况).(忽略可能存在的其他反应)

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(2012?长宁区一模)Ⅰ.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)原料粗盐中常含有泥沙和Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等杂质,必须精制后才能供电解使用.精制时,粗盐溶于水过滤后,还要加入的试剂分别为①Na2CO3、②HCl(盐酸)③BaCl2,这3种试剂添加的合理顺序是
③①②
③①②
(填序号)洗涤除去NaCl晶体表面附带的少量KCl,选用的试剂为
③
③
.(填序号)(①饱和Na2CO3溶液  ②饱和K2CO3溶液  ③75%乙醇 ④四氯化碳)
(2)如图是离子交换膜(允许钠离子通过,不允许氢氧根与氯离子通过)法电解饱和食盐水示意图,电解槽阳极产生的气体是
氯气
氯气
;NaOH溶液的出口为
a
a
(填字母);精制饱和食盐水的进口为
d
d
(填字母);干燥塔中应使用的液体是
浓硫酸
浓硫酸
.

Ⅱ.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.
(1)SiCl4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
SiCl4+2H2+O2
 高温 
.
 
SiO2+4HCl
.
(2)SiCl4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(s)?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
0.351
0.351
kg.
(3)实验室制备H2和Cl2通常采用下列反应:
Zn+H2SO4→ZnSO4+H2↑;MnO2+4HCl(浓)
△
MnCl2+Cl2↑+2H2O
据此,从下列所给仪器装置中选择制备并收集H2的装置
e
e
(填代号)和制备并收集干燥、纯净Cl2的装置
d
d
(填代号).
可选用制备气体的装置:

(4)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
134.4
134.4
m3(标准状况).(忽略可能存在的其他反应)
某工厂生产硼砂过程中产生的固体废料,主要含有MgCO3、MgSiO3、CaMg(CO3)2、Al2O3和Fe2O3等,回收其中镁的工艺流程如下:

沉淀物 Fe(OH)3 Al(OH)3 Mg(OH)2
PH 3.2 5.2 12.4
Ⅲ.部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH见上表,请回答下列问题:
(1)“浸出”步骤中,为提高镁的浸出率,可采取的措施有
适当提高反应温度、增加浸出时间
适当提高反应温度、增加浸出时间
(要求写出两条).
(2)滤渣I的主要成分是
Fe(OH)3、Al(OH)3
Fe(OH)3、Al(OH)3
.
Mg(ClO3)2在农业上可用作脱叶剂、催熟剂,可采用复分解反应制备:
MgCl2+2NaClO3→Mg(ClO3)2+2NaCl
已知四种化合物的溶解度(S)随温度(T)变化曲线如图所示:

(3)将反应物按化学反应方程式计量数比混合制备Mg(ClO3)2.简述可制备Mg(ClO3)2的原因:
在某一温度时,NaCl最先达到饱和析出;Mg(ClO3)2的溶解度随温度变化的最大,NaCl的溶解度与其他物质的溶解度有一定的差别;
在某一温度时,NaCl最先达到饱和析出;Mg(ClO3)2的溶解度随温度变化的最大,NaCl的溶解度与其他物质的溶解度有一定的差别;
.
(4)按题(3)中条件进行制备实验.在冷却降温析出Mg(ClO3)2过程中,常伴有NaCl析出,原因是:
降温前,溶液中NaCl已达饱和,降低过程中,NaCl溶解度会降低,会少量析出;
降温前,溶液中NaCl已达饱和,降低过程中,NaCl溶解度会降低,会少量析出;
.除去产品中该杂质的方法是:
重结晶
重结晶
.

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