Question

【题目】五氯化磷(PCl5)常温下是一种淡黄色固体，在潮湿空气中水解产生两种酸。PCl5在有机合成中被广泛用作氯化剂、催化剂、脱水剂等，高纯度PCl5主要用于医药中间体及锂电池原材料的合成。工业生产PCl5的传统方法是在搅拌式反应釜中注入液体三氯化磷(PCl3)，再通入氯气在合适的温度下发生反应：PCl3+Cl2PCl5。某工厂对传统方法进行了改进以生产高纯度PCl5，主要流程如下图所示(循环水的作用是控制温度)。

请回答下列相关问题。

(1)工业生产氯气的主要方法的离子方程式是___________，利用该反应所得产品可继续生产_________(任写一种)等化工产品。

(2)浓硫酸吸收罐和硫酸镁吸收塔的作用是______________________，若去掉这两个设备夹套反应釜中发生的主要副反应是______________________________。

(3)夹套反应釜中的原料混合方式与搅拌式反应釜相比主要优点是____________________________。 (4)NaOH水池的作用是_______________________，从降低生产成本的角度考虑NaOH溶液可更换为______。

(5)生产过程中PCl3的加料速率会对生产造成明显的影响，具体情况如下表。根据表中数据判断最佳的加料速率范围是_________________kg·h-1。

PCl3加料速率/kg·h-1	PCl5状态	热交换情况	生产500kg产品的周期/h
40	致密、坚硬、造粒困难	快、温度可控	11.5
50	致密、坚硬、造粒困难	快、温度可控	9.2
60	较松散、造粒容易	较快、温度可控	7.2
70	松散、造粒容易	较快、温度可控	6.5
80	松散、造粒容易	慢、温度升高难以控制	5.3

Answer 1

【答案】 )2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑ 盐酸或漂白液或NaClO溶液 干燥氯气 PCl5+4H2O=H3PO4+5HCl 或 PCl5+3H2O=HPO3+5HCl 反应物接触更充分，反应速率更快(合理即可) 吸收剩余的氯气，防止污染空气 石灰乳 60～70

【解析】 (1)工业生产氯气的主要方法是电解饱和食盐水，其离子方程式是2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑，利用该反应所得氯气、氢气和氢氧化钠，可继续生产盐酸、漂白液或NaClO溶液等化工产品。

(2)浓硫酸吸收罐和硫酸镁吸收塔的作用是干燥氯气，若去掉这两个设备，由题中信息可知，五氯化磷(PCl5)在潮湿空气中水解产生两种酸，所以夹套反应釜中发生的主要副反应是PCl5+4H2O=H3PO4+5HCl 或 PCl5+3H2O=HPO3+5HCl。

(3)夹套反应釜中的原料通过雾化泵把三氧化磷雾化与氯气混合，与搅拌式反应釜相比，这种混合方式的主要优点是反应物接触更充分，反应速率更快。

(4)NaOH水池的作用是吸收剩余的氯气，防止污染空气，从降低生产成本的角度考虑NaOH溶液可更换为石灰乳。

(5)由表中数据可知，加料速率范围在60～70kg·h-1时，五氯化磷较松散、造粒容易，热交接较快且温度可控，生产效率较高，所以最佳的加料速率范围是60～70kg·h-1。