(12分)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)下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

(12分)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)下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

题型:不详难度:来源:
(12分)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)下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。
① SiCl4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                       
② SiCl4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:
3 SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s)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     (标准状况)。
答案
(1)阳极产生的气体是氯气;NaOH溶液的出口为a(填字母);精制饱和食盐水的进口为d(填字母);干燥塔中应使用的液体是浓硫酸。
(2)①化学方程式为SiCl4+2H2+O2SiO2+4HCl。
②理论上需消耗纯NaCl的质量为0.35kg。
(3)生成氢气134.4(标准状况)。
解析

分析:(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-,阳极发生的方程式为:2Cl--2e-═Cl2↑,阴极:2H++2e-═H2↑;H2、2NaOH在阴极,NaOH溶液的出口为a,Cl2在阳极,精制饱和食盐水从阳极进入,要干燥Cl2需要用酸性干燥剂或中性干燥剂.
(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;
②利用三段分析法,根据平衡时H2与SiHCl3物质的量浓度,求出的起始物质的量,再根据2NaCl+2H2OCl2↑+H2↑+2NaOH,求出理论上消耗纯NaCl的质量;
(3)根据得失电子守恒,NaCl转化为NaClO3所失去的电子等于H2O转化为H2所得到的电子,由氯酸钠的质量求出氯酸钠的物质的量,进而求出NaCl转化为NaClO3所失去的电子的物质的量,最后求出生成氢气在标准状况下的体积.
解答:解:(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+2H2OCl2↑+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+O2SiO2+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+2H2OCl2↑+H2↑+2NaOH,
2mol 1mol=; 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×=2×
V=134.4m3
故答案为:(1)①氯气;a;d;浓硫酸;
(2)①SiCl4+2H2+O2SiO2+4HCl;②0.351;
(3)134.4.
点评:本题考查电解、氯碱工业、化学平衡的计算、化学方程式书写、化学计算等知识.
举一反三
(8分)下图为以惰性电极进行电解。

完成下列问题
(1)A电极的现象是                      B电极的电极反应方程式                      
D电极的反应方程式                      
(2)若电路中通过1mol电子,C电极的增重为         g
题型:不详难度:| 查看答案
(12分)课题式研究性学习是培养学生创造思维的良好方法,某研究性学习小组将下列装置如图连接,C、D、E、F、X、Y 都是惰性电极。将电源接通后,向乙中滴入酚酞试液,在F极附近显红色。试回答下列问题:

(1)电源A 极的名称是___________
(2)甲装置中电解反应的总化学方程式是____________________________
(3)如果收集乙装置中产生的气体,两种气体的体积比是__________。
(4)欲用丙装置给铜镀银,G应该是___(填“铜”或“银”),电镀液的主要成分是      (填化学式)。
(5)装置丁中的现象是                                       
题型:不详难度:| 查看答案
用铂电极分别电解下列各盐的水溶液,当消耗相同电荷量时,在阴极上析出的金属质量最大且溶液pH降低最多的是
A.CuCl2B.KClC.CuSO4D.Al(NO3)3

题型:不详难度:| 查看答案
右图为阳离子交换膜法以石墨为电极电解饱和硫酸钠溶液的原理示意图。已知Na2SO4溶液从A口进料,含少量NaOH的水从B口进料,据图分析,下列说法不正确的是
A.阳极的电极反应式为4OH-4e= 2H2O+O2
B.从E出口逸出的气体是H2
C.从D出口流出的是较浓的NaOH溶液
D.电路中转移4 mol电子时,阳极区有1 mol H2SO4生成

题型:不详难度:| 查看答案
如图所示,a、b、c、d均为石墨电极,通电进行电解。下列说法正确的是 (   ) 
A.乙烧杯中d的电极反应为2Cl–2e=Cl2↑ 
B.a、c两极产生气体的物质的量相等
C.甲、乙两烧杯中溶液的pH均保持不变
D.乙烧杯中发生的反应为:2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2↑+ Cl2

题型:不详难度:| 查看答案
最新试题
热门考点

超级试练试题库

© 2017-2019 超级试练试题库,All Rights Reserved.