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）如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

【答案】

（1）氯气 a d 浓硫酸

（2）①SiCl₄+2H₂+O₂SiO₂+4HCl  ②0.35

（3）134.4

【解析】本题分三部分，综合考查氯碱工业、原料的综合利用及有关计算。

（1）根据电解原理，阳极产生氯气，用浓硫酸干燥；阴极区产生氢气和氢氧化钠。结合图示可知，a口为氢氧化钠溶液出口；而阴离子不允许透过隔膜，故精制饱和食盐水应从d口进入。（2）①根据题意，SiCl₄与H₂和O₂反应的产物之一为SiO₂，则另一产物应为HCl，不难写出化学方程式；②计算时要考虑参加反应的氢气和未参加反应的氢气：根据平衡时H₂与SiHCl₃物质的量浓度0.140 mol/L和0.020 mol/L可求出共需氢气（0.140 mol/L+0.020 mol/L×1/2)×20 L=3.0 mol，再根据电解饱和食盐水反应方程式进而求出需氯化钠6.0 mol，即0.35 kg。（3）根据题意，首先写出反应方程式：NaCl+3H₂ONaClO₃+3H₂↑，根据NaClO₃和H₂的当量关系，不难求出产生氢气的体积(标况）：

213 000 g÷106.5 g/mol×3×22.4 L/mol=134 400 L=134.4 m³。