魯科選修2主題目2課題目2《氯堿生產(chǎn)》知能優(yōu)化訓練

1、 1為了除去粗鹽中的Ca2、Mg2、Cu2、Fe3、SO，可將粗鹽溶于水，然后進行下列五項操作，正確的操作順序是()過濾加過量的NaOH溶液加入適量鹽酸加過量的Na2CO3溶液加入過量的BaCl2溶液ABC D解析：選C。按除雜的基本要求，為了保證雜質(zhì)離子完全除去，所用試劑一般應該稍過量，但又不能引入新雜質(zhì)，而且方法要盡可能簡單。解題時，要弄清每加一種試劑的作用以及過量的試劑如何在下一步除去。過量的NaOH溶液是為了使粗鹽水中的Mg2、Cu2、Fe3形成沉淀，多加的NaOH溶液最后可用鹽酸中和；加BaCl2溶液可除去SO；加過量的Na2CO3溶液是為了使粗鹽水中的Ca2以及上一步中過量的Ba2

2、形成沉淀而除去。從以上分析可以知道Na2CO3溶液必須在加入BaCl2溶液之后才能加入；而鹽酸應該在過濾操作后加入，以防止在加入酸調(diào)節(jié)溶液pH時，某些沉淀會溶解或部分溶解。至于NaOH溶液和BaCl2溶液加入的先后順序，則沒有原則性的差別。按以上分析可以知道C選項符合題意。2離子膜法制燒堿示意圖如圖所示，有關(guān)說法正確的是()Aa口進水Bb口進精制飽和食鹽水Cc口出的是Cl，是由b口進入的Dd口出的是H2解析：選D。a口進入的是精制鹽水；b口所進是去離子水；c口出的是淡鹽水；d口出的是H2。3關(guān)于電解NaCl的水溶液，下列敘述正確的是()A電解時陽極得Cl2，陰極得到鈉B在陽極附近的溶液中滴入K

3、I溶液，溶液呈棕色C若在陰極附近的溶液中滴入酚酞，溶液呈無色D電解一段時間后，將全部電解液轉(zhuǎn)移到燒杯中，充分攪拌后溶液呈中性解析：選B。電解時陰極：2H2e=H2(H由H2O提供后剩余OH顯堿性)，陽極：2Cl2e=Cl2(Cl2有一部分溶于水，呈強氧化性，滴入KI后生成I2)。4(2011年鄭州高二檢測)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：選C。粗鹽中含Ca2、Mg2等雜質(zhì)，電解過程中陰極區(qū)有H2生成，呈堿性，故Mg2與OH反應生成Mg(OH)2沉淀。5在水中加入等物

4、質(zhì)的量的Ag、Pb2、Na、SO、NO、Cl，該溶液放在用惰性材料做電極的電解槽中，通電片刻，則氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物質(zhì)量之比為()A35.5108 B16207C81 D10835.5解析：選C。等物質(zhì)的量的離子混合后，因發(fā)生沉淀反應生成AgCl、PbSO4沉淀，故實質(zhì)上是電解NaNO3溶液，此時電解反應為2H2O2H2O2。6下圖中能驗證氯化鈉溶液(含酚酞)電解產(chǎn)物的裝置是()答案：D7(2011年威海高二測試)工業(yè)電解飽和食鹽水制燒堿、Cl2和H2，下列敘述正確的是()A電解時在陽極得到氯氣，在陰極得到金屬鈉B若在陽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試液，溶

5、液呈無色D電解一段時間后，將全部電解液轉(zhuǎn)移到燒杯中，充分攪拌后溶液呈中性解析：選B。電解NaCl水溶液，陽極生成Cl2，陰極生成NaOH和H2。Cl2可與KI反應生成I2，溶液呈棕色。8(2010年南平高二檢測)用惰性電極電解飽和食鹽水，當電源供給0.2 mol電子時，停止通電。若此溶液體積為2 L，則所得電解液的pH是()A1 B8C13 D14答案：C9(2011年高考江蘇卷)NaCl是一種化工原料，可以制備一系列物質(zhì)(見下圖)。下列說法正確的是()A25 ，NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3的大B石灰乳與Cl2的反應中，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，

6、所以Cl2不與鐵反應D圖中所示轉(zhuǎn)化反應都是氧化還原反應解析：選B。A項Na2CO3比NaHCO3的溶解度大；C項因果關(guān)系不對；D項制取Na2CO3的過程不涉及氧化還原反應。10請回答氯堿工業(yè)中的如下問題：(1)氯氣、燒堿是電解飽和食鹽水時按照固定的比率k(質(zhì)量比)生成的產(chǎn)品。理論上k_(要求寫計算表達式和結(jié)果)；(2)氯堿工業(yè)是高耗能產(chǎn)業(yè)，一種將電解池與燃料電池相組合的新工藝可以節(jié)(電)能30%以上。在這種工藝設(shè)計中，相關(guān)物料的傳輸與轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖所示，其中的電極未標出，所用的離子膜都只允許陽離子通過。圖中X、Y分別是_、_(填化學式)，分析比較圖示中氫氧化鈉溶液質(zhì)量分數(shù)a%與b%的大小_。分別

7、寫出燃料電池B中正極、負極上發(fā)生的電極反應。正極：_；負極：_。這樣設(shè)計的主要節(jié)(電)能之處在于(寫出2處)_。解析：本題以氯堿工業(yè)為載體，綜合考查了食鹽水的電解原理、燃料電池等相關(guān)問題。(1)由電解飽和食鹽水的方程式：2NaCl2H2OH2Cl22NaOH，可知反應生成的Cl2與NaOH的物質(zhì)的量之比為12，故k11.13或0.89；(2)由圖知左側(cè)是電解池，右側(cè)是燃料電池，所以圖中X、Y分別是Cl2、H2，由于燃料電池中陽離子(Na)不斷通過離子膜到正極區(qū)，正極區(qū)不斷產(chǎn)生OH，因此，圖示中NaOH溶液質(zhì)量分數(shù)b%>a%；燃料電池的正極是O2得到電子，電極反應為：O22H2O4e=4O

8、H，負極是H2失去電子，電極反應為：2H24OH=4H2O4e；將電解池與燃料電池相組合節(jié)能之處在于燃料電池可以補充電解池的耗能，而且能提高產(chǎn)出堿液的濃度，降低能耗。答案：(1)11.13或0.89(2)Cl2H2a%小于b%O22H2O4e=4OH2H24OH=4H2O4e燃料電池可以補充電解池的耗能；提高產(chǎn)出堿液的濃度；降低能耗(任寫2處即可)11NaOH是一種用途廣泛的化工原料，我國氯堿工業(yè)多采用離子膜電解槽。(1)寫出電解飽和食鹽水的電極反應和總反應式：陽極：_，陰極：_，總反應式：_。(2)離子膜電解槽一般采用鈦作陽極，其原因是_。陰極一般用碳鋼網(wǎng)制成。陽離子膜把電解槽隔成陰極室和陽

9、極室，其作用是_ _。(3)為使電解氯化鈉溶液的速度加快，下列措施可行的是_。A增大陰極碳鋼網(wǎng)面積B升高飽和氯化鈉溶液的溫度C加大陰極與陽極間的距離D提高電解時的直流電源電壓解析：電解NaCl溶液時電極上發(fā)生的反應分別為：陽極：2Cl2e=Cl2，陰極：2H2e=H2總反應為2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。陽極用金屬鈦的原因是因為金屬鈦具有良好的耐腐蝕性。用陽離子膜把電解槽隔成陰極室和陽極室的原因是這樣既能防止陰極產(chǎn)生的H2和陽極產(chǎn)生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影響燒堿的質(zhì)量。為了加快電解氯化鈉溶液的速度，可以采用增大陰極碳鋼網(wǎng)面積、升高飽

10、和氯化鈉溶液溫度、提高電解時直流電源電壓的方法。答案：(1)2Cl2e=Cl22H2e=H22NaCl2H2O2NaOHH2Cl2(2)金屬鈦具有良好的耐腐蝕性既能防止陰極產(chǎn)生的H2和陽極產(chǎn)生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影響燒堿的質(zhì)量(3)ABD12(2011年宿州調(diào)研)氯堿工業(yè)中用離子交換膜法電解制堿的主要生產(chǎn)流程示意圖如下：依據(jù)上圖完成下列填空：(1)與電源正極相連的電極上所發(fā)生反應的電極反應式為_；與電源負極相連的電極附近，溶液的pH_(填“不變”、“升高”或“降低”)。(2)工業(yè)食鹽含Ca2、Mg2、Fe3等雜質(zhì)，精制過程中發(fā)生反應的離子方

11、程式為_。(3)如果粗鹽中SO含量較高，必須添加鋇試劑除去SO，該鋇試劑可以是_(填字母代號)。aBa(OH)2bBa(NO3)2cBaCl2(4)脫鹽工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差異，通過_、冷卻、_(填寫操作名稱)除去NaCl。(5)由圖示可知用離子交換膜法電解制堿工藝中_產(chǎn)品可循環(huán)使用。(6)已知NaCl在60 的溶解度為37.1 g，現(xiàn)電解60 精制飽和食鹽水1371 g，經(jīng)分析，電解后溶液密度為1.37 g·cm3，其中含有20 g NaCl，則電解后NaOH的物質(zhì)的量濃度為_mol·L1。解析：本題以氯堿工業(yè)為主線突出考查了元素及其化合物這一主干知識

12、，通過本題的解答可歸納如下知識點：在電解飽和NaCl溶液時，電解池陰極附近溶液的pH為什么會升高？這是因為當電解時Na、H趨向陰極，而H放電能力比Na強，故H在陰極放電：2H2e=H2，而H在陰極不斷放電打破了水的電離平衡，使陰極附近溶液中c(OH)>c(H)，故電解一段時間后陰極因生成NaOH而使溶液的pH升高。答案：(1)2Cl2e=Cl2升高(2)Ca2CO=CaCO3；Mg22OH=Mg(OH)2；Fe33OH=Fe(OH)3(3)ac(4)蒸發(fā)過濾(5)NaCl(或淡鹽水)(6)7.1413.(2011年榆林高二檢測)右圖是用石墨和鐵做電極電解飽和食鹽水的裝置。請?zhí)羁眨?1)X

13、的電極名稱是_極，電極反應式為_，Y極的電極材料是_。檢驗X極產(chǎn)物的方法是_。(2)某同學在實驗時誤將兩種電極材料接反，導致X極上未收集到預期產(chǎn)物。一段時間后又將兩極的連接方式糾正過來，發(fā)現(xiàn)X一端出現(xiàn)了白色沉淀，此沉淀是_(填化學式)。其形成原因是_，該沉淀在空氣中放置，現(xiàn)象是_。(3)工業(yè)上電解飽和食鹽水的方法之一是將兩個極室用離子交換膜隔開(如下圖)，其目的是_，陽極室(A處)加入_，陰極室(B處)加入_，離子交換膜只允許_通過。解析：(1)由圖可知X與電源正極相連應為陽極，電極反應式：2Cl2e=Cl2，電極材料為石墨，則Y極電極材料為Fe；用濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在管口，若變藍，說明有

14、Cl2產(chǎn)生。(2)若反接則鐵會失電子生成Fe2，與溶液中生成的OH結(jié)合成Fe(OH)2，在空氣中先變?yōu)榛揖G色，后又變?yōu)榧t褐色。(3)工業(yè)上電解飽和食鹽水的方法之一，是將兩個極室用離子交換膜隔開，其目的是防止H2與Cl2混合爆炸，防止Cl2與NaOH溶液反應生成NaClO使NaOH溶液不純。答案：(1)陽2Cl2e=Cl2Fe用濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在管口，若變藍，說明有Cl2產(chǎn)生(2)Fe(OH)2鐵做陽極時被氧化為Fe2，糾正錯誤后，這一端又變?yōu)殛帢O，2H2e=H2，生成的OH與Fe2結(jié)合成Fe(OH)2先變?yōu)榛揖G色，后又變?yōu)榧t褐色(3)防止H2與Cl2混合爆炸，防止Cl2與NaOH生成Na

15、ClO使NaOH不純精制食鹽水去離子水Na14工業(yè)上電解飽和食鹽水能制取多種化工原料，其中部分原料可用于制備多晶硅。(1)上圖是離子交換膜法電解飽和食鹽水示意圖，電解槽陽極產(chǎn)生的氣體是_；NaOH溶液的出口為_(填字母)；精制飽和食鹽水的進口為_(填字母)；干燥塔中應使用的液體是_。(2)多晶硅主要采用SiHCl3還原工藝生產(chǎn)，其副產(chǎn)物SiCl4的綜合利用受到廣泛關(guān)注。SiCl4可制氣相白炭黑(與光導纖維主要原料相同)，方法為高溫下SiCl4與H2和O2反應，產(chǎn)物有兩種，化學方程式為_。SiCl4可轉(zhuǎn)化為SiHCl3而循環(huán)使用，一定條件下，在20 L恒容密閉容器中的反應：3SiCl4(g)2H

16、2(g)Si(s) 4SiHCl3(g)達平衡后，H2和SiHCl3物質(zhì)的量濃度分別為0.140 mol/L和0.020 mol/L，若H2全部來源于離子交換膜法的電解產(chǎn)物，理論上需消耗純NaCl的質(zhì)量為_kg。(3)采用無膜電解槽電解飽和食鹽水，可制取氯酸鈉，同時生成氫氣，現(xiàn)制得氯酸鈉213.0 kg，則生成氫氣_m3(標準狀況)。解析：(1)電解飽和食鹽水的電極反應分別為：陰極：2H2e=H2；陽極：2Cl2e=Cl2。所以陽極產(chǎn)物為氯氣，H在陰極放電，水中的c(OH)增大，即NaOH在陰極(a處)產(chǎn)生。電解飽和食鹽水所用的陽離子交換膜只允許陽離子(Na)通過，阻止陰離子和氣體通過，電解過

17、程中，Cl在陽極大量消耗，因此應在陽極區(qū)(d處)補充NaCl。干燥塔干燥的氣體為Cl2，應用濃H2SO4。(2)光導纖維為SiO2，產(chǎn)物為兩種，另一種物質(zhì)只能為HCl。n(H2)(0.140)×20 mol3 mol，由2NaCl2H2O2NaOHH2Cl22×58.5 2m(NaCl) 6 gm(NaCl)351 g0.35 kg。(3)由題意，可寫出反應的化學方程式為：NaCl3H2ONaClO33H2 106.56 213.0 kgm(H2)m(H2)12 kg，n(H2)6000 mol，V(H2)134.4 m3。答案：(1)氯氣ad濃硫酸(2)SiCl42H2O2SiO24HCl0.35(3)134.415海水是巨大的資源寶庫，在海水淡化及綜合利用方面，天津市位居全國前列。從海水中提取食鹽和溴的過程如下：(1)請列舉海水淡化的兩種方法：_、_。(2)將NaCl溶液進行電解，在