综合题15.0分
化学

56.【化学—选修化学与技术】工业上对海水资源综合开发利用的部分工艺流程如下图所示。

(1) 电解饱和食盐水常用离子膜电解槽和隔膜电解槽。离子膜和隔膜均允许通过的分子或离子是________。电解槽中的阳极材料为__________。

(2) 本工艺流程中先后制得Br2、CaSO4和Mg(OH)2,能否按Br2、Mg(OH)2、CaSO4顺序制备?_____(填“能”或“否”),原因是___________________________________。

(3) 溴单质在四氧化碳中的溶解度比在水中大得多,四氧化碳与水不互溶,故可用于萃取溴,但在上述工艺中却不用四氯化碳,原因是____________________________。

(4) 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。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。

考察知识点

  • 二氧化硫的污染及治理

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正确答案及相关解析

正确答案

(1)阳离子(或Na+)        钛(或石墨)

(2)否     如果先沉淀氢氧化镁,则沉淀中会夹杂有硫酸钙沉淀,产品不纯净。

(3)四氯化碳萃取法工艺复杂、设备投资大;经济效益低、环境污染严重。

(4)①SiCl4+2H2+O2SiO2+4HCl ;②0.35

解析

(1)电解饱和食盐水,电解槽离子膜或隔膜,允许阳离子(或Na+)和水分子通过,不允许阴离子通过;阳极生成氯气,用石墨做电极;故答案为:阳离子(或Na+)和水分子;石墨;

(2)工艺流程中先后制得Br2、CaSO4和Mg(OH)2,不能沉淀Mg(OH)2,硫酸钙为微溶物,如果先沉淀Mg(OH)2,则沉淀中会夹杂有CaSO4沉淀,使产品不纯.故答案为:否;如果先沉淀Mg(OH)2,则沉淀中会夹杂有CaSO4沉淀,产品不纯;

(3)因为溴单质在四氯化碳中的溶解度比在水中大得多,而且四氯化碳与水不互溶,因此可用于萃取,但也有缺点,如四氯化碳萃取法工艺复杂、设备投资大;经济效益低、环境污染严重。故答案为:四氯化碳萃取法工艺复杂、设备投资大;经济效益低、环境污染严重。

(4)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)4SiHCl

考查方向

本题主要考查电解、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。

解题思路

(1)电解饱和食盐水水时为了提高产率,通常将中间加入离子膜,只允许阳离子和水分子通过,电解饱和食盐水时两极都可以用石墨做电极;

(2)硫酸钙属于微溶物,可以先使其沉淀下来,在沉淀镁离子,若先沉淀镁离子,则会有部分硫酸钙掺杂在氢氧化镁中,使固体不纯;

(3)四氯化碳萃取溴,有优点也有缺点,优点是溴单质在四氯化碳中的溶解度大,四氯化碳与水不互溶,缺点是四氯化碳萃取法工艺复杂、设备投资大;经济效益低、环境污染严重.等知识点来解题.

(4)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;

易错点

化学平衡的计算

知识点

二氧化硫的污染及治理