题目

题型：重庆难度：来源：

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）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的综合利用收到广泛关注．
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20L恒容密闭容器中的反应：3SiCl₄（g）+2H₂（g）+Si（g）

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______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213.0kg，则生成氢气______M³（标准状况）．

答案

（1）电解饱和食盐时阳极阴离子Cl^-、OH^-放电，Cl^-的放电能力强于OH^-，
阳极：2Cl^--2e^-═Cl₂↑，
阴极：2H⁺+2e^-═H₂↑；
总反应为：2NaCl+2H₂O

电解  .

Cl₂↑+H₂↑+2NaOH，
阴极：氢离子放电，产生氢气．致使氢氧根离子浓度增大，钠离子和氢氧根离子的增大都发生在阴极室，所以a出口导出的液体是氢氧化钠溶液；
阳极：氯离子放电，产生氯气，致使钠离子浓度升高，通过阳离子交换膜到达阴极室．所以d入口应加入精制饱和食盐水；
要干燥Cl₂需要用酸性干燥剂浓硫酸或P₂O₅等，中性干燥剂无水CaCl₂．
（2）①SiCl₄与H₂和O₂反应，产物有两种，光导纤维的主要成分是SiO₂，H、Cl元素必在另一产物中，H、Cl元素结合成HCl，然后配平即可．
发生的化学方程式为：SiCl₄+2H₂+O₂

高温  .

SiO₂+4HCl；
②由3SiCl₄（g）+2H₂（g）+Si（s）

4SiHCl₃（g）
起始量（mol）    n                        0
变化量（mol）    2x       x               4x
平衡量（mol）   n-2x                      4x
4x=0.020mol/L×20L=0.4mol，x=0.1mol，
n-2x=0.140mol/L×20L=2.8mol，n=3.0mol，
由2NaCl+2H₂O

电解  .

Cl₂↑+H₂↑+2NaOH，
  2mol                 1mol

2×58.5g

1mol

=

m(NaCl)

3mol

；  m（NaCl）=351g=0.351kg．
（3）由NaCl转化为NaClO₃，失去电子数为6，H₂O转化为H₂，得到的电子数为2，
设产生的H₂体积为Vm³，
由得失电子守恒得：6×

213×103g

116.5gmol-1

=2×

Vm3×103L•m-3

22.4L•mol-1

；
V=134.4m³．
故答案为：（1）①氯气；a；d；浓硫酸；
（2）①SiCl₄+2H₂+O₂

高温  .

SiO₂+4HCl；②0.351；
（3）134.4．