18.(09宁夏卷37)[化学-选修化学与技术](15分)

请回答氯碱的如下问题:

(1)氯气、烧碱是电解食盐水时按照固定的比率k(质量比)生成的产品。理论上k=_______(要求计算表达式和结果);

(2)原料粗盐中常含有泥沙和Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42等杂质,必须精制后才能供电解使用。精制时,粗盐溶于水过滤后,还要加入的试剂分别为①Na2CO3、②HCl(盐酸)③BaCl2,这3种试剂添加的合理顺序是______________(填序号)

(3)氯碱工业是高耗能产业,一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上。在这种工艺设计中,相关物料的传输与转化关系如下图所示,其中的电极未标出,所用的离子膜都只允许阳离子通过

图中X、Y分别是_____、_______(填化学式),分析比较图示中氢氧化钠质量分数a%与b%的大小_________;

②分别写出燃料电池B中正极、负极上发生的电极反应正极:______; 负极:_____;

③这样设计的主要节(电)能之处在于(写出2处)____________、____________。

答案:

(1)k=M(Cl2)/2 M(NaOH)=71/80=1:1.13或0.89

(2)③①②

(3)①Cl2  H2  a%小于b%  ②O2+4e-+2H2O=4OH-   H2-2e-+2OH-=2H2O  ③燃料电池可以补充电解池消耗的电能;提高产出碱液的浓度;降低能耗(其他合理答案也给分)

解析:

(1)只要了解电解饱和食盐水的化学方程式2NaCl+2H2O     2NaOH+H2↑+Cl2↑即可得到,k=M(Cl2)/2 M(NaOH)=71/80=1:1.13或0.89;

(2)只要抓住除钡离子要放在除碳酸根离子前即可得到顺序关系:③①②;

(3)本题突破口在于B燃料电池这边,通空气一边为正极(还原反应),那么左边必然通H2,这样Y即为H2 ;再转到左边依据电解饱和食盐水的化学方程式可知唯一未知的就是X,必然为Cl2了;A中的NaOH进入燃料电池正极再出来,依据O2+4e-+2H2O=4  可知NaOH+浓度增大

16. (09重庆卷26)(14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)题26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的综合利用收到广泛关注。

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)①氯气;a;d;浓硫酸

(2)①SiCl4+2H2+O2SiO2+4HCl②0.35

(3)134.4

解析:

(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↑;总反应为:2NaCl+2H2OCl2↑+H2↑+2NaOH。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,选d;要干燥Cl2需要用酸性干燥剂H2SO4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。

由3 SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s)4SiHCl3(g)

起始量(mol)         n           0

变化量(mol)   3x     2x    x       4x

平衡量(mol)         n-2x         4x

4x=0.020mol/L×20L=0.4mol,n-2x=0.140mol/L20L=2.8mol,n=3.0mol,由2NaCl+2H2OCl2↑+H2↑+2NaOH,(2×58.5)g:1mol=m(NaCl)g:3mol;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V,由得失电子守恒有:

;V=134.4m3

 0  364788  364796  364802  364806  364812  364814  364818  364824  364826  364832  364838  364842  364844  364848  364854  364856  364862  364866  364868  364872  364874  364878  364880  364882  364883  364884  364886  364887  364888  364890  364892  364896  364898  364902  364904  364908  364914  364916  364922  364926  364928  364932  364938  364944  364946  364952  364956  364958  364964  364968  364974  364982  447090 

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