Question

工業(yè)上電解飽和食鹽水能制取多種化工原料，其中部分原料可用于制備多晶硅。

(1)上圖是離子交換膜法電解飽和食鹽水示意圖，電解槽陽極產(chǎn)生的氣體是________；NaOH溶液的出口為________(填字母)；精制飽和食鹽水的進(jìn)口為________(填字母)；干燥塔中應(yīng)使用的液體是________。
(2)多晶硅主要采用SiHCl₃還原工藝生產(chǎn)，其副產(chǎn)物SiCl₄的綜合利用受到廣泛關(guān)注。
①SiCl₄可制氣相白炭黑(與光導(dǎo)纖維主要原料相同)，方法為高溫下SiCl₄與H₂和O₂反應(yīng)，產(chǎn)物有兩種，化學(xué)方程式為___________________________________。
②SiCl₄可轉(zhuǎn)化為SiHCl₃而循環(huán)使用，一定條件下，在20 L恒容密閉容器中的反應(yīng)：
3SiCl₄(g)＋2H₂(g)＋Si(s)4SiHCl₃(g)
達(dá)平衡后，H₂和SiHCl₃物質(zhì)的量濃度分別為0.140 mol/L和0.020 mol/L，若H₂全部來源于離子交換膜法的電解產(chǎn)物，理論上需消耗純NaCl的質(zhì)量為________kg。
(3)采用無膜電解槽電解飽和食鹽水，可制取氯酸鈉，同時生成氫氣，現(xiàn)制得氯酸鈉213.0 kg，則生成氫氣________m³(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。

Answer 1

(1)氯氣　a　d　濃硫酸　(2)①SiCl₄＋2H₂＋O₂ SiO₂＋4HCl�、�0.35　(3)134.4

(1)電解飽和食鹽水的電極反應(yīng)分別為：陰極：2H^＋＋2e^－=H₂↑；陽極：2Cl^－－2e^－=Cl₂↑。所以陽極產(chǎn)物為氯氣，H^＋在陰極放電，水中的c(OH^－)增大，即NaOH在陰極(a處)產(chǎn)生。電解飽和食鹽水所用的陽離子交換膜只允許陽離子(Na^＋)通過，阻止陰離子和氣體通過，電解過程中，Cl^－在陽極大量消耗，因此應(yīng)在陽極區(qū)(d處)補(bǔ)充NaCl干燥塔干燥的氣體為Cl₂，應(yīng)用濃H₂SO₄。
(2)①光導(dǎo)纖維為SiO₂，產(chǎn)物為兩種，另一種物質(zhì)只能為HCl。
②n(H₂)＝×20＝3 mol。
由2NaCl＋2H₂O 2NaOH＋H₂↑＋Cl₂↑
　2×58.5　　　　　　　　　 2
　m(NaCl)　　　　　　　　 6 g
m(NaCl)＝351 g≈0.35 kg。
(3)由題意，可寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式為：
NaCl＋3H₂O NaClO₃＋3H₂↑
　　　　　　    106.5　　6
　　　　　　    213 kg　m(H₂)
m(H₂)＝12 kg，n(H₂)＝6 000 mol，V(H₂)＝134.4 m³。