Question

【題目】五氯化磷(PCl5)常溫下是一種淡黃色固體，在潮濕空氣中水解產生兩種酸。PCl5在有機合成中被廣泛用作氯化劑、催化劑、脫水劑等，高純度PCl5主要用于醫藥中間體及鋰電池原材料的合成。工業生產PCl5的傳統方法是在攪拌式反應釜中注入液體三氯化磷(PCl3)，再通入氯氣在合適的溫度下發生反應：PCl3+Cl2PCl5。某工廠對傳統方法進行了改進以生產高純度PCl5，主要流程如下圖所示(循環水的作用是控制溫度)。

請回答下列相關問題。

(1)工業生產氯氣的主要方法的離子方程式是___________，利用該反應所得產品可繼續生產_________(任寫一種)等化工產品。

(2)濃硫酸吸收罐和硫酸鎂吸收塔的作用是______________________，若去掉這兩個設備夾套反應釜中發生的主要副反應是______________________________。

(3)夾套反應釜中的原料混合方式與攪拌式反應釜相比主要優點是____________________________。 (4)NaOH水池的作用是_______________________，從降低生產成本的角度考慮NaOH溶液可更換為______。

(5)生產過程中PCl3的加料速率會對生產造成明顯的影響，具體情況如下表。根據表中數據判斷最佳的加料速率范圍是_________________kg·h-1。

PCl3加料速率/kg·h-1	PCl5狀態	熱交換情況	生產500kg產品的周期/h
40	致密、堅硬、造粒困難	快、溫度可控	11.5
50	致密、堅硬、造粒困難	快、溫度可控	9.2
60	較松散、造粒容易	較快、溫度可控	7.2
70	松散、造粒容易	較快、溫度可控	6.5
80	松散、造粒容易	慢、溫度升高難以控制	5.3

Answer 1

【答案】 )2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑ 鹽酸或漂白液或NaClO溶液 干燥氯氣 PCl5+4H2O=H3PO4+5HCl 或 PCl5+3H2O=HPO3+5HCl 反應物接觸更充分，反應速率更快(合理即可) 吸收剩余的氯氣，防止污染空氣 石灰乳 60～70

【解析】 (1)工業生產氯氣的主要方法是電解飽和食鹽水，其離子方程式是2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑，利用該反應所得氯氣、氫氣和氫氧化鈉，可繼續生產鹽酸、漂白液或NaClO溶液等化工產品。

(2)濃硫酸吸收罐和硫酸鎂吸收塔的作用是干燥氯氣，若去掉這兩個設備，由題中信息可知，五氯化磷(PCl5)在潮濕空氣中水解產生兩種酸，所以夾套反應釜中發生的主要副反應是PCl5+4H2O=H3PO4+5HCl 或 PCl5+3H2O=HPO3+5HCl。

(3)夾套反應釜中的原料通過霧化泵把三氧化磷霧化與氯氣混合，與攪拌式反應釜相比，這種混合方式的主要優點是反應物接觸更充分，反應速率更快。

(4)NaOH水池的作用是吸收剩余的氯氣，防止污染空氣，從降低生產成本的角度考慮NaOH溶液可更換為石灰乳。

(5)由表中數據可知，加料速率范圍在60～70kg·h-1時，五氯化磷較松散、造粒容易，熱交接較快且溫度可控，生產效率較高，所以最佳的加料速率范圍是60～70kg·h-1。