Химия
8 класс
Вопрос
Приведенная на рис. схема представляет в упрощенном виде технологическую линию по переработке хлорида натрия (на ней не показаны некоторые необходимые в производстве аппараты: насосы, промывные башни, теплообменники и пр.). Буквами $R_1, R_2, \cdots R_9$ на схеме обозначены реакторы и аппараты, в которых протекают основ, ные химические процессы. Линиями 1 - 20 обозначены трубопроводы, по которым осуществляется транспорту ровка сырья, полуфабрикатов и готовой продукции, а буквами А - F отмечены резервуары и контейнеры для готовой продукции.
а. Приведите уравнения реакций, осуществляемых в реакторах $R$. Опишите принципы действия этих реакторов и кратко охарактеризуйте происходящие в них процессы (допустим, например, что в некотором реакторе $R_{10}$ осуществляется растворение $NaOH$ в горячей воде).
б. Объясните, что транспортируется по трубопроводам 1-20.
в. Назовите готовую продукцию, находящуюся в резервуарах и контейнерах $A-F$.
При решении задачи можно воспользоваться следующими дополнительными данными: $R_1$ - электролизер с ртутными катодами и графитовыми анодами; $R_3$ - батарея выпарных аппаратов (обозначен только один из них) для концентрирования растворов: $R_5$ - фильтр-пресс для отделения кристаллов от раствора; $R_6$ - сушильная камера; $F$ - ненасыщенное соединение (мономер), который после полимеризации включается в состав ряда широко распространенных пластмасс; 1 - водный раствор хлорида натрия; 2 и 17 - вода; 10 - известковое молоко,
Ответ
а. В электролизере $R_1$ происходят процессы
$Na^{+} + e + nHg = Na \cdot nHg$,
$2Cl^{-} - 2e = Cl_2$,
получается амальгама натрия и хлор
$2NaCl + nHg = 2Na \cdot nHg + Cl_2$;
$R_2$ - гидролитическая ванна, в которой происходит разложение амальгамы натрия водой
$2Na \cdot nHg + 2H_2O = 2NaOH + H_2 + 2nHg$,
$R_3$ - упаривательные аппараты, в которых по возможности полностью удаляется вода и где получается расплавленная щелочь. В реакторе $R_4$ осуществляется реакция
$2Ca(OH)_2 + 2Cl_2 = Ca(OCl)_2 + CaCl_2 + 2H_2O$,
в результате которой в кристаллическом виде выделяется высокопроцентная хлорная известь, имеющая (по данным разных авторов) состав $Ca(ICl)_2 \cdot 4H_2O \cdot CaCl_2 \cdot Ca(OH)_2 \cdot H_2O$ или $Ca(OCl)_2 \cdot 1/2Ca(OH)_2$.
В фильтр-прессах $R_5$ производится отделение осадка хлорной извести от щелоков, содержащих главным образом $CaCl_2$.
$R_6$ - сушильные камеры,
$R_7$ - горелки для синтеза хлористого водорода:
$H_2 + Cl_2 = 2HCl$;
$R_8$ - поглотительные башни, где производят улавливание хлористого водорода и получают техническую соляную кислоту. $R_9$ - аппараты, в которых получают винилхлорид
$HС \equiv CH + HCl \rightarrow H_2С = CHCl$
или хлоропрен
$H_2C = CH-C = CH + HCl \rightarrow H_2C = CH - \underset{ \overset{|}{Cl} }{C} = CH_2$.
б. По трубопроводам 1-20 транспортируются следующие соединения: 1 - водный раствор хлорида натрия, 2 - вода, 3 - ртуть, 4 - амальгама натрия, 5 - водный раствор едкого натра, 6 - концентрированная щелочь или расплавленный едкий натр, 7 - водород, 8 - разбавленный раствор хлорида натрия для очистки от Cl2 и НОCl и концентрирования, 9 - газообразный хлор, 10- известковое молоко, 11 - осуществляется выброс газов в атмосферу, 12 - суспензия $Ca(OCl)_2, CaCl_2, Ca(OH)_2$ на фильтрацию, 13 - сырая хлорная ивесть $Ca(OCl)_2 \cdot 1/2Ca(OH)$, 14 - щелоки-фильтраты, содержащие в основном $CaCl_2$, 15 - газообразный хлористый водород, 16 - производится нейтрализация газов ($H_2, Cl_2, CO_2$ и др.), 17 - вода, 18 - техническая соляная кислота, 19 - ацетилен (или винилацетилен), 20 - винилхлорид (или хлоропрен).
в. В резервуарах и контейнерах A-F находятся следующие виды готовой продукции: A - концентрированные растворы едкого натра или расплавленная щелочь, B - зообразный хлор, C - высокопроцентная хлорная известь (около 70 % активного хлора), D - электролитический водород, Е - техническая соляная кислота, F - винилхлорид (или хлоропрен).