题目内容
（2013?潍坊模拟）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．下图1是离子交换膜法（允许钠离子通过，不允许氢氧根与氯离子通过）电解饱和食盐水，电解槽阳极产生的气体是
（1）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．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、H2、O2反应，产物有两种，化学方程式为
（2）如图2，实验室制备H2和Cl2通常采用下列反应：
Zn+H2SO4?ZnSO4+H2↑，MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O
据此，从下列所给仪器装置中选择制备并收集H2的装置
可选用制备气体的装置：
（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
氯气
氯气
，NaOH溶液的出口为a
a
（填字母），精制饱和食盐水的进口为d
d
（填字母），干燥塔中应使用的液体是浓硫酸
浓硫酸
．（1）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．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、H2、O2反应，产物有两种，化学方程式为
SiCl4+2H2+O2
SiO2+4HCl
| ||
SiCl4+2H2+O2
SiO2+4HCl
．SiCl4可转化为SiCl3而循环使用．一定条件下，在20L恒容密闭容器中反应3SiCl4（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NaCl的质量为
| ||
0.35
0.35
kg．（2）如图2，实验室制备H2和Cl2通常采用下列反应：
Zn+H2SO4?ZnSO4+H2↑，MnO2+4HCl(浓)
| ||
. |
据此，从下列所给仪器装置中选择制备并收集H2的装置
e
e
（填代号）和制备并收集干燥、纯净Cl2的装置d
d
（填代号）．可选用制备气体的装置：
（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
134.4
134.4
m3（标准状况）．（忽略可能存在的其他反应）分析：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；
（1）SiCl4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；
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+2H2O
Cl2↑+H2↑+2NaOH，求出理论上消耗纯NaCl的质量；
（2）根据反应物状态和反应条件选取反应装置，根据气体的溶解性、密度选取收集装置；
（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．
（1）SiCl4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；
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+2H2O
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（2）根据反应物状态和反应条件选取反应装置，根据气体的溶解性、密度选取收集装置；
（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：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
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．
故答案为：氯气；a；d；浓硫酸；
（1）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
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
Cl2↑+H2↑+2NaOH，
2mol 1mol
=
，m（NaCl）=350g=0.35kg
故答案为：SiCl4+2H2+O2
SiO2+4HCl；0.35；
（2）实验室用锌和稀硫酸制取氢气，该反应是固液混合态且不需要加热，所以不需要酒精灯，氢气不易溶于水且密度小于空气密度，所以可以采用向下排空气法或排水法收集，故选e；
实验室制取氯气是固液混合态且需要加热，所以需要酒精灯，氯气能溶于水且密度大于空气，所以采用向上排空气法收集，故选d；
（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×
mol=2×
mol，V=134.4m3，故答案为：134.4．
阳极：2Cl--2e-═Cl2↑，
阴极：2H++2e-═H2↑；
总反应为：2NaCl+2H2O
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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．
故答案为：氯气；a；d；浓硫酸；
（1）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
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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
| ||
2mol 1mol
| (2×58.5)g |
| 1mol |
| m(NaCl) |
| 3mol |
故答案为：SiCl4+2H2+O2
| ||
（2）实验室用锌和稀硫酸制取氢气，该反应是固液混合态且不需要加热，所以不需要酒精灯，氢气不易溶于水且密度小于空气密度，所以可以采用向下排空气法或排水法收集，故选e；
实验室制取氯气是固液混合态且需要加热，所以需要酒精灯，氯气能溶于水且密度大于空气，所以采用向上排空气法收集，故选d；
（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×
| 213×103 |
| 116.5 |
| 103V |
| 22.4 |
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、仪器装置的选取等知识点，注意氧化还原反应中电子守恒法的运用．
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