高中化學(xué) 主題2 海水資源 工業(yè)制堿 課題2 氯堿生產(chǎn)學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng) 魯科版選修2

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氯堿生產(chǎn) (建議用時(shí)：45分鐘) [學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)] 1．關(guān)于電解NaCl的水溶液，下列敘述正確的是(　　) A．電解時(shí)陽(yáng)極得到Cl2，陰極得到鈉 B．在陽(yáng)極附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色 C．若在陰極附近的溶液中滴入酚酞，溶液呈無(wú)色 D．電解一段時(shí)間后，將全部電解液轉(zhuǎn)移到燒杯中，充分?jǐn)嚢韬笕芤撼手行? 【解析】　電解時(shí)陰極：2H＋＋2e－===H2↑(H＋由H2O提供后剩余OH－顯堿性)，陽(yáng)極：2Cl－－2e－===Cl2↑(Cl2有一部分溶于水，呈強(qiáng)氧化性，滴入KI后生成I2)。 【答案】　B 2．下列關(guān)于離子交換膜電解槽的敘述，錯(cuò)誤的是(　　) A．精制的飽和食鹽水進(jìn)入陽(yáng)極室 B．純水(加少量NaOH)進(jìn)入陰極室 C．陰極產(chǎn)物為NaOH和氫氣 D．電解槽的陽(yáng)極用金屬鐵網(wǎng)制成 【解析】　離子交換膜電解槽陽(yáng)極產(chǎn)物為Cl2，陰極為NaOH和H2。陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)：2Cl－－2e－===Cl2↑，若是鐵做陽(yáng)極，則Fe原子失去電子，陽(yáng)極不會(huì)得到Cl2；陰極發(fā)生還原反應(yīng)：2H＋＋2e－===H2↑，需補(bǔ)充H2O，Na＋自陽(yáng)極室進(jìn)入陰極室后，與OH－形成NaOH。 【答案】　D 3．目前下列工藝過(guò)程沒(méi)有直接使用離子交換技術(shù)的是(　　) A．硬水的軟化 B．電解飽和食鹽水制造NaOH C．電滲析淡化海水 D．海水中提取金屬M(fèi)g 【解析】　海水中提取金屬M(fèi)g的基本過(guò)程為：海水氫氧化鎂氯化鎂溶液氯化鎂晶體無(wú)水氯化鎂金屬鎂。 【答案】　D 4．下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) A．電解飽和食鹽水的工廠可以生產(chǎn)鹽酸 B．電解飽和食鹽水在陰極區(qū)有NaOH生成 C．用離子交換膜法制燒堿不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染 D．氯堿工業(yè)產(chǎn)品可用于造紙、金屬冶煉等行業(yè) 【解析】　氯堿工業(yè)會(huì)產(chǎn)生三廢(廢氣、廢水、廢渣)，故必對(duì)環(huán)境造成污染。 【答案】　C 5．氯堿工業(yè)的電解槽使用的交換膜是(　　) A．陰離子交換膜 B．陽(yáng)離子交換膜 C．濾紙 D．塑料薄膜 【解析】　氯堿工業(yè)的電解槽中，使用陽(yáng)離子交換膜，防止Cl2和H2混合。 【答案】　B 6．在氯堿工業(yè)中，原料鹽中的雜質(zhì)離子危害很高，能破壞離子膜，以下對(duì)Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO除去順序不合理的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：28920023】 A．BaCl2、NaOH、Na2CO3 B．BaCl2、Na2CO3、NaOH C．NaOH、BaCl2、Na2CO3 D．Na2CO3、BaCl2、NaOH 【解析】　除雜原則是每一種試劑必須過(guò)量，不能引入雜質(zhì)離子，或者引入的雜質(zhì)離子利用后加試劑能除去。而D選項(xiàng)加入BaCl2后，再加NaOH時(shí)不能將過(guò)多的鋇離子除去，從而引入新的雜質(zhì)。 【答案】　D 7．用惰性電極電解未精制的食鹽水，食鹽水裝在U形管內(nèi)。結(jié)果很快在某一電極附近出現(xiàn)食鹽水渾濁現(xiàn)象。造成渾濁的難溶物主要是(　　) A．碳酸鎂 B．硫酸鋇 C．氫氧化鎂 D．碳酸鋇 【解析】　未精制的食鹽水中含Ca2＋、Mg2＋，電解時(shí)產(chǎn)生的NaOH與Mg2＋反應(yīng)生成Mg(OH)2沉淀。 【答案】　C 8．取一張用飽和的NaCl溶液浸濕的pH試紙，兩根鉛筆芯做電極，接通直流電源，一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)a電極與試紙接觸處出現(xiàn)一個(gè)雙色同心圓，內(nèi)圈為白色，外圈呈淺紅色。則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) A．b電極是陰極 B．a(chǎn)電極與電源的正極相連 C．電解過(guò)程中，水是氧化劑 D．b電極附近溶液的pH變小 【解析】　a電極與試紙接觸處出現(xiàn)一個(gè)雙色同心圓，內(nèi)圈為白色，外圈呈淺紅色，說(shuō)明a極產(chǎn)生了Cl2，所以a極與電源的正極相連，即a為陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－===Cl2↑，b為陰極，2H＋＋2e－===H2↑，電解促進(jìn)水的電離，所以b極附近的pH增大。 【答案】　D 9．NaCl是一種化工原料，可以制備一系列物質(zhì)(見(jiàn)下圖)。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．25℃，NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3的大 B．石灰乳與Cl2的反應(yīng)中，Cl2既是氧化劑，又是還原劑 C．常溫下干燥的Cl2能用鋼瓶貯運(yùn)，所以Cl2不與鐵反應(yīng) D．圖中所示轉(zhuǎn)化反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng) 【解析】　A項(xiàng)Na2CO3比NaHCO3的溶解度大；C項(xiàng)不是二者不反應(yīng)，而是類(lèi)似鈍化作用，反應(yīng)產(chǎn)物的覆蓋和隔離作用阻礙了反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行；D項(xiàng)制取Na2CO3、NaHCO3的過(guò)程不涉及氧化還原反應(yīng)。 【答案】　B 10.某學(xué)生想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器，用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液，通電時(shí)，為使Cl2被完全吸收，制得有較強(qiáng)殺菌能力的消毒液，設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置，則對(duì)電源電極名稱(chēng)和消毒液的主要成分判斷正確的是(　　) A．a(chǎn)為正極，b為負(fù)極；NaClO和NaCl B．a(chǎn)為負(fù)極，b為正極：NaClO和NaCl C．a(chǎn)為陽(yáng)極，b為陰極；HClO和NaCl D．a(chǎn)為陰極，b為陽(yáng)極；HClO和NaCl 【解析】　電解飽和食鹽水生成Cl2、H2和NaOH，同時(shí)在電解池內(nèi)制得消毒液，則該消毒液的有效成分是Cl2和NaOH反應(yīng)生成的NaClO。在圖示的電解池中，要使Cl2和NaOH充分反應(yīng)，應(yīng)使Cl2生成于下方、NaOH生成于上方。在飽和食鹽水的電解池中，Cl2生成于陽(yáng)極、NaOH生成于陰極。 電解池的陽(yáng)極連接電源的正極，陰極連接電源的負(fù)極。則a是負(fù)極，b是正極。 【答案】　B 11．某興趣小組設(shè)計(jì)如下圖所示微型實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先斷開(kāi)K2，閉合K1，兩極均有氣泡產(chǎn)生；一段時(shí)間后，斷開(kāi)K1，閉合K2，發(fā)現(xiàn)電流表A指針偏轉(zhuǎn)。下列有關(guān)描述正確的是(　　) A．?dāng)嚅_(kāi)K2，閉合K1時(shí)，總反應(yīng)的離子方程式為： 2H＋＋2Cl－Cl2↑＋H2↑ B．?dāng)嚅_(kāi)K2，閉合K1時(shí)，石墨電極附近溶液變紅 C．?dāng)嚅_(kāi)K1，閉合K2時(shí)，銅電極上的電極反應(yīng)式為： Cl2＋2e－===2Cl－ D．?dāng)嚅_(kāi)K1，閉合K2時(shí)，石墨電極做正極 【解析】　斷開(kāi)K2，閉合K1時(shí)，構(gòu)成電解池，反應(yīng)的離子方程式為2H2O＋2Cl－H2↑＋Cl2↑＋2OH－，石墨電極為陽(yáng)極，發(fā)生反應(yīng)：2Cl－－2e－===Cl2↑；銅電極為陰極，發(fā)生反應(yīng)：2H＋＋2e－===H2↑，所以銅電極附近溶液變紅。斷開(kāi)K1，閉合K2時(shí)，構(gòu)成原電池，其中石墨電極為正極。 【答案】　D [能力提升] 12．為除去粗鹽中的Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO以及泥沙等雜質(zhì)，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一種制備精鹽的實(shí)驗(yàn)方案，步驟如下(用于沉淀的試劑稍過(guò)量)： 稱(chēng)取粗鹽濾液精鹽 (1)判斷BaCl2已過(guò)量的方法是_______________________________________ _________________________________________________________________ ________________________________________________________________。 (2)第④步中，相關(guān)的離子方程式是__________________________________ _________________________________________________________________ ________________________________________________________________。 (3)若先用鹽酸調(diào)pH再過(guò)濾，將對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響，其原因是___________ _________________________________________________________________ ________________________________________________________________。 (4)為檢測(cè)精鹽純度，需配制250 mL 0.2 molL－1 NaCl(精鹽)溶液，如右圖是該同學(xué)轉(zhuǎn)移溶液的示意圖，圖中的錯(cuò)誤是_________________________________________________________ ________________________________________________________。 【解析】　加入BaCl2、NaOH、Na2CO3等沉淀劑后，產(chǎn)生BaSO4、Mg(OH)2、BaCO3、CaCO3沉淀，還有過(guò)量Na2CO3和NaOH，需加入鹽酸使它們轉(zhuǎn)變成NaCl。但如果先加鹽酸再過(guò)濾，Mg(OH)2、BaCO3、CaCO3都可能溶解，造成產(chǎn)品純度不高。 【答案】　(1)取第②步后的上層清液1～2滴于點(diǎn)滴板上，再滴入1～2滴BaCl2溶液，若溶液未變渾濁則表明BaCl2已過(guò)量 (2)Ca2＋＋CO===CaCO3↓； Ba2＋＋CO===BaCO3↓ (3)先加鹽酸會(huì)有少量CaCO3、BaCO3等溶解，從而影響制得精鹽的純度 (4)未用玻璃棒引流；未采用250 mL容量瓶 13．電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。右圖表示一個(gè)電解池，裝有電解液a； X、Y是兩塊電極板，通過(guò)導(dǎo)線與直流電源相連。請(qǐng)回答以下問(wèn)題： (1)若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，同時(shí)在兩邊各滴入幾滴酚酞試液，則 ①電解池中X極上的電極反應(yīng)式為_(kāi)________________________________， 在X極附近觀察到的現(xiàn)象是_______________________________________。 ②Y電極上的電極反應(yīng)式為_(kāi)______________________________________， 檢驗(yàn)該電極反應(yīng)產(chǎn)物的方法是______________________________________。 (2)如果用電解方法精煉粗銅，電解液a選用CuSO4溶液，則 ①X電極的材料是________________，電極反應(yīng)式為_(kāi)__________________。 ②Y電極的材料是________________，電極反應(yīng)式為_(kāi)__________________。 (說(shuō)明：雜質(zhì)發(fā)生的電極反應(yīng)不必寫(xiě)出) 【解析】　(1)用惰性電極電解飽和食鹽水時(shí)，陽(yáng)極反應(yīng)：2Cl－－2e－===Cl2↑；陰極反應(yīng)：2H＋＋2e－===H2↑。與電源正極相連的為陽(yáng)極，反之為陰極。所以X為陰極，Y為陽(yáng)極。X極在反應(yīng)過(guò)程中消耗了H2O電離出的H＋，溶液呈堿性，加入酚酞試液變成紅色；Y極產(chǎn)生Cl2，能使?jié)駶?rùn)的淀粉KI試紙變成藍(lán)色。 (2)電解精煉Cu時(shí)，用含雜質(zhì)的Cu為陽(yáng)極，純Cu為陰極。反應(yīng)過(guò)程中陽(yáng)極上的Cu以及比Cu活潑的金屬失去電子，成為離子，進(jìn)入溶液，活潑性比Cu差的金屬形成陽(yáng)極泥；在陰極只有Cu2＋能得電子成為單質(zhì)，其他較活潑金屬對(duì)應(yīng)的離子不能得電子。根據(jù)裝置圖，X為陰極，Y為陽(yáng)極。所以，X電極的材料是純銅，電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－===Cu；Y電極的材料是粗銅，電極反應(yīng)式為Cu－2e－===Cu2＋。 【答案】　(1)①2H＋＋2e－===H2↑　放出氣體，溶液變紅?、?Cl－－2e－===Cl2↑　把濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙放在Y電極附近，試紙變藍(lán)色　(2)①純銅　Cu2＋＋2e－===Cu?、诖帚~　Cu－2e－===Cu2＋ 14．海水是取之不盡的化工原料資源庫(kù)，從海水中可提取各種化工原料。下列是工業(yè)上對(duì)海水的幾項(xiàng)綜合利用的示意圖： 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：28920024】 試回答下列問(wèn)題： (1)粗鹽中含有Ca2＋、Mg2＋、SO等雜質(zhì)，精制時(shí)所用試劑為：A.鹽酸；B.BaCl2溶液；C.NaOH溶液；D.Na2CO3溶液。加入試劑的順序是_____________________。 (2)電解飽和食鹽水時(shí)，與電源正極相連的電極上發(fā)生的反應(yīng)為_(kāi)_____________。與電源負(fù)極相連的電極附近溶液pH________(填“變大”、“不變”或“變小”)。若1 mol 電子的電量為96 500 C，則用電流強(qiáng)度為100 A的穩(wěn)恒電流持續(xù)電解3分13秒，則在兩極上共可收集到氣體______mL(STP)。若保證電解后飽和食鹽水的濃度不變，則可采取的方法是___________________。 (3)由MgCl26H2O晶體脫水制無(wú)水MgCl2時(shí)，MgCl26H2O晶體在________氣氛中加熱脫水，該氣體的作用是________________________________________ _________________________________________________________________ ________________________________________________________________。 (4)電解無(wú)水MgCl2所得的鎂蒸氣可以在下列________氣體中冷卻。 A．H2　　　 B．N2　　　 C．CO2　　　 D．O2 【解析】　(1)該小題屬離子除雜題。除雜原則是在除去Ca2＋、Mg2＋、SO時(shí)，不能帶入雜質(zhì)離子。所以，解此題的關(guān)鍵是把握好加入離子的順序：①Ba2＋必須在CO之前加入；②CO、OH－必須在H＋之前加入，所以B、C不分先后，而D、A本身既分前后，又必須放在B、C之后才能滿(mǎn)足條件。 (2)電解飽和食鹽水時(shí)，與正極相連的陽(yáng)極發(fā)生的反應(yīng)是：2Cl－－2e－===Cl2↑，與負(fù)極相連的陰極發(fā)生的反應(yīng)是：2H＋＋2e－===H2↑。H＋不斷消耗，使得溶液中c(OH－)增大，pH變大。電解中外逸的是Cl2、H2，所以要確保原溶液濃度不變，只能向體系中通入一定量的HCl氣體以補(bǔ)足損失的氫、氯。易錯(cuò)處是加入鹽酸，使溶液濃度變小。 (3)抑制水解平衡MgCl2＋H2OMg(OH)Cl＋HCl正向移動(dòng)。 (4)鎂蒸氣可以與氮?dú)?、氧氣和二氧化碳反?yīng)，所以只能用氫氣來(lái)冷卻。 【答案】　(1)BCDA(或CBDA) (2)2Cl－－2e－===Cl2↑　變大　4 480　向電解液中通入一定量的HCl氣體 (3)HCl　抑制Mg2＋水解 (4)A