Question

【題目】五氯化磷(PCl5)常溫下是一種淡黃色固體，在潮濕空氣中水解產(chǎn)生兩種酸。PCl5在有機合成中被廣泛用作氯化劑、催化劑、脫水劑等，高純度PCl5主要用于醫(yī)藥中間體及鋰電池原材料的合成。工業(yè)生產(chǎn)PCl5的傳統(tǒng)方法是在攪拌式反應(yīng)釜中注入液體三氯化磷(PCl3)，再通入氯氣在合適的溫度下發(fā)生反應(yīng)：PCl3+Cl2PCl5。某工廠對傳統(tǒng)方法進(jìn)行了改進(jìn)以生產(chǎn)高純度PCl5，主要流程如下圖所示(循環(huán)水的作用是控制溫度)。

請回答下列相關(guān)問題。

(1)工業(yè)生產(chǎn)氯氣的主要方法的離子方程式是___________，利用該反應(yīng)所得產(chǎn)品可繼續(xù)生產(chǎn)_________(任寫一種)等化工產(chǎn)品。

(2)濃硫酸吸收罐和硫酸鎂吸收塔的作用是______________________，若去掉這兩個設(shè)備夾套反應(yīng)釜中發(fā)生的主要副反應(yīng)是______________________________。

(3)夾套反應(yīng)釜中的原料混合方式與攪拌式反應(yīng)釜相比主要優(yōu)點是____________________________。 (4)NaOH水池的作用是_______________________，從降低生產(chǎn)成本的角度考慮NaOH溶液可更換為______。

(5)生產(chǎn)過程中PCl3的加料速率會對生產(chǎn)造成明顯的影響，具體情況如下表。根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷最佳的加料速率范圍是_________________kg·h-1。

PCl3加料速率/kg·h-1	PCl5狀態(tài)	熱交換情況	生產(chǎn)500kg產(chǎn)品的周期/h
40	致密、堅硬、造粒困難	快、溫度可控	11.5
50	致密、堅硬、造粒困難	快、溫度可控	9.2
60	較松散、造粒容易	較快、溫度可控	7.2
70	松散、造粒容易	較快、溫度可控	6.5
80	松散、造粒容易	慢、溫度升高難以控制	5.3

Answer 1

【答案】 )2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑ 鹽酸或漂白液或NaClO溶液 干燥氯氣 PCl5+4H2O=H3PO4+5HCl 或 PCl5+3H2O=HPO3+5HCl 反應(yīng)物接觸更充分，反應(yīng)速率更快(合理即可) 吸收剩余的氯氣，防止污染空氣 石灰乳 60～70

【解析】 (1)工業(yè)生產(chǎn)氯氣的主要方法是電解飽和食鹽水，其離子方程式是2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑，利用該反應(yīng)所得氯氣、氫氣和氫氧化鈉，可繼續(xù)生產(chǎn)鹽酸、漂白液或NaClO溶液等化工產(chǎn)品。

(2)濃硫酸吸收罐和硫酸鎂吸收塔的作用是干燥氯氣，若去掉這兩個設(shè)備，由題中信息可知，五氯化磷(PCl5)在潮濕空氣中水解產(chǎn)生兩種酸，所以夾套反應(yīng)釜中發(fā)生的主要副反應(yīng)是PCl5+4H2O=H3PO4+5HCl 或 PCl5+3H2O=HPO3+5HCl。

(3)夾套反應(yīng)釜中的原料通過霧化泵把三氧化磷霧化與氯氣混合，與攪拌式反應(yīng)釜相比，這種混合方式的主要優(yōu)點是反應(yīng)物接觸更充分，反應(yīng)速率更快。

(4)NaOH水池的作用是吸收剩余的氯氣，防止污染空氣，從降低生產(chǎn)成本的角度考慮NaOH溶液可更換為石灰乳。

(5)由表中數(shù)據(jù)可知，加料速率范圍在60～70kg·h-1時，五氯化磷較松散、造粒容易，熱交接較快且溫度可控，生產(chǎn)效率較高，所以最佳的加料速率范圍是60～70kg·h-1。