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)上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________;Na

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)上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________;Na

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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)上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)。
答案
(1)氯气 a d 浓硫酸 (2)①SiCl4+2H2+O2 SiO2+4HCl ②0.35 (3)134.4
解析
(1)电解饱和食盐水的电极反应分别为:阴极:2H+2e=H2↑;阳极:2Cl-2e=Cl2↑。所以阳极产物为氯气,H在阴极放电,水中的c(OH)增大,即NaOH在阴极(a处)产生。电解饱和食盐水所用的阳离子交换膜只允许阳离子(Na)通过,阻止阴离子和气体通过,电解过程中,Cl在阳极大量消耗,因此应在阳极区(d处)补充NaCl干燥塔干燥的气体为Cl2,应用浓H2SO4
(2)①光导纤维为SiO2,产物为两种,另一种物质只能为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)由题意,可写出反应的化学方程式为:
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
举一反三
早在1807年化学家戴维用电解熔融氢氧化钠制得钠:4NaOH(熔融) 4Na+O2↑+2H2O;后来吕萨克用铁与熔融氢氧化钠作用也制得钠,反应原理为3Fe+4NaOH  Fe3O4+2H2↑+4Na↑。下列有关说法正确的是             (  )
A.电解熔融氢氧化钠制钠,阳极发生的电极反应为2OH-2e=H2↑+O2
B.若用戴维法与吕萨克法制得等量的钠,则两反应中转移的电子总数也相同
C.吕萨克法制钠的原理是利用铁的还原性比钠强
D.目前工业上常用电解熔融氯化钠法制钠(如下图),电解槽中石墨为阳极,铁为阴极

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用石墨作电极电解2 mol·L-1的NaCl和1 mol·L-1的MgSO4混合溶液时,下列曲线合理的是        (  )

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用石墨作电极电解200 mL CuSO4溶液,电解过程中电子转移的物质的量n(e)与产生气体的体积V(g)(标准状况)的关系如图所示,下列说法正确的是              (  )
A.电解前CuSO4溶液的物质的量浓度为2 mol/L
B.电解后所得溶液中c(H)=2 mol/L
C.当n(e)=0.6 mol时,V(H2):V(O2)=2:3
D.向电解后的溶液中加入16 g CuO,则溶液可恢复为电解前的浓度

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如图中X为电源,Y为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸,滤纸中央滴有一滴KMnO4溶液,通电后Y中央的紫红色斑点向d端扩散。下列判断正确的是(  )
A.滤纸上c点附近会变红色
B.Cu电极质量减小,Pt电极质量增大
C.Z中溶液的pH先减小,后增大
D.溶液中的SO42向Cu电极定向移动

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科学家从电解冶炼铝的工艺中得到启发,找出了冶炼钛的新工艺——TiO2直接电解法生产钛,电解质为熔融的氯化钙,原理如图所示。下列说法错误的是       (  )
A.阴极得到钛,电极反应式为TiO2+4e=Ti+2O2
B.阳极的电极反应式是2O2-4e=O2↑,生成的部分氧气会将石墨氧化成CO和CO2
C.在工业生产过程中应该不断地更换两极材料
D.该法生产Ti符合绿色环保的要求

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