高中化学 主题2 海水资源 工业制碱 课题2 氯碱生产学业分层测评 鲁科版选修2

氯碱生产 (建议用时：45分钟)学业达标1关于电解NaCl的水溶液，下列叙述正确的是()A电解时阳极得到Cl2，阴极得到钠B在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色C若在阴极附近的溶液中滴入酚酞，溶液呈无色D电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性【解析】电解时阴极：2H2e=H2(H由H2O提供后剩余OH显碱性)，阳极：2Cl2e=Cl2(Cl2有一部分溶于水，呈强氧化性，滴入KI后生成I2)。【答案】B2下列关于离子交换膜电解槽的叙述，错误的是()A精制的饱和食盐水进入阳极室B纯水(加少量NaOH)进入阴极室C阴极产物为NaOH和氢气D电解槽的阳极用金属铁网制成【解析】离子交换膜电解槽阳极产物为Cl2，阴极为NaOH和H2。阳极发生氧化反应：2Cl2e=Cl2，若是铁做阳极，则Fe原子失去电子，阳极不会得到Cl2；阴极发生还原反应：2H2e=H2，需补充H2O，Na自阳极室进入阴极室后，与OH形成NaOH。【答案】D3目前下列工艺过程没有直接使用离子交换技术的是()A硬水的软化B电解饱和食盐水制造NaOHC电渗析淡化海水D海水中提取金属Mg【解析】海水中提取金属Mg的基本过程为：海水氢氧化镁氯化镁溶液氯化镁晶体无水氯化镁金属镁。【答案】D4下列说法错误的是()A电解饱和食盐水的工厂可以生产盐酸B电解饱和食盐水在阴极区有NaOH生成C用离子交换膜法制烧碱不会对环境造成污染D氯碱工业产品可用于造纸、金属冶炼等行业【解析】氯碱工业会产生三废(废气、废水、废渣)，故必对环境造成污染。【答案】C5氯碱工业的电解槽使用的交换膜是()A阴离子交换膜B阳离子交换膜C滤纸D塑料薄膜【解析】氯碱工业的电解槽中，使用阳离子交换膜，防止Cl2和H2混合。【答案】B6在氯碱工业中，原料盐中的杂质离子危害很高，能破坏离子膜，以下对Ca2、Mg2、Fe3、SO除去顺序不合理的是() 【导学号：28920023】ABaCl2、NaOH、Na2CO3BBaCl2、Na2CO3、NaOHCNaOH、BaCl2、Na2CO3DNa2CO3、BaCl2、NaOH【解析】除杂原则是每一种试剂必须过量，不能引入杂质离子，或者引入的杂质离子利用后加试剂能除去。而D选项加入BaCl2后，再加NaOH时不能将过多的钡离子除去，从而引入新的杂质。【答案】D7用惰性电极电解未精制的食盐水，食盐水装在U形管内。结果很快在某一电极附近出现食盐水浑浊现象。造成浑浊的难溶物主要是()A碳酸镁B硫酸钡C氢氧化镁D碳酸钡【解析】未精制的食盐水中含Ca2、Mg2，电解时产生的NaOH与Mg2反应生成Mg(OH)2沉淀。【答案】C8取一张用饱和的NaCl溶液浸湿的pH试纸，两根铅笔芯做电极，接通直流电源，一段时间后，发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圈为白色，外圈呈浅红色。则下列说法错误的是()Ab电极是阴极Ba电极与电源的正极相连C电解过程中，水是氧化剂Db电极附近溶液的pH变小【解析】a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圈为白色，外圈呈浅红色，说明a极产生了Cl2，所以a极与电源的正极相连，即a为阳极，电极反应式为2Cl2e=Cl2，b为阴极，2H2e=H2，电解促进水的电离，所以b极附近的pH增大。【答案】D9NaCl是一种化工原料，可以制备一系列物质(见下图)。下列说法正确的是()A25，NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3的大B石灰乳与Cl2的反应中，Cl2既是氧化剂，又是还原剂C常温下干燥的Cl2能用钢瓶贮运，所以Cl2不与铁反应D图中所示转化反应都是氧化还原反应【解析】A项Na2CO3比NaHCO3的溶解度大；C项不是二者不反应，而是类似钝化作用，反应产物的覆盖和隔离作用阻碍了反应的进一步进行；D项制取Na2CO3、NaHCO3的过程不涉及氧化还原反应。【答案】B10.某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图所示的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是()Aa为正极，b为负极；NaClO和NaClBa为负极，b为正极：NaClO和NaClCa为阳极，b为阴极；HClO和NaClDa为阴极，b为阳极；HClO和NaCl【解析】电解饱和食盐水生成Cl2、H2和NaOH，同时在电解池内制得消毒液，则该消毒液的有效成分是Cl2和NaOH反应生成的NaClO。在图示的电解池中，要使Cl2和NaOH充分反应，应使Cl2生成于下方、NaOH生成于上方。在饱和食盐水的电解池中，Cl2生成于阳极、NaOH生成于阴极。 电解池的阳极连接电源的正极，阴极连接电源的负极。则a是负极，b是正极。【答案】B11某兴趣小组设计如下图所示微型实验装置。实验时，先断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电流表A指针偏转。下列有关描述正确的是()A断开K2，闭合K1时，总反应的离子方程式为：2H2ClCl2H2B断开K2，闭合K1时，石墨电极附近溶液变红C断开K1，闭合K2时，铜电极上的电极反应式为：Cl22e=2ClD断开K1，闭合K2时，石墨电极做正极【解析】断开K2，闭合K1时，构成电解池，反应的离子方程式为2H2O2ClH2Cl22OH，石墨电极为阳极，发生反应：2Cl2e=Cl2；铜电极为阴极，发生反应：2H2e=H2，所以铜电极附近溶液变红。断开K1，闭合K2时，构成原电池，其中石墨电极为正极。【答案】D能力提升12为除去粗盐中的Ca2、Mg2、Fe3、SO以及泥沙等杂质，某同学设计了一种制备精盐的实验方案，步骤如下(用于沉淀的试剂稍过量)：称取粗盐滤液精盐(1)判断BaCl2已过量的方法是_。(2)第步中，相关的离子方程式是_。(3)若先用盐酸调pH再过滤，将对实验结果产生影响，其原因是_。(4)为检测精盐纯度，需配制250 mL 0.2 molL1 NaCl(精盐)溶液，如右图是该同学转移溶液的示意图，图中的错误是_。【解析】加入BaCl2、NaOH、Na2CO3等沉淀剂后，产生BaSO4、Mg(OH)2、BaCO3、CaCO3沉淀，还有过量Na2CO3和NaOH，需加入盐酸使它们转变成NaCl。但如果先加盐酸再过滤，Mg(OH)2、BaCO3、CaCO3都可能溶解，造成产品纯度不高。【答案】(1)取第步后的上层清液12滴于点滴板上，再滴入12滴BaCl2溶液，若溶液未变浑浊则表明BaCl2已过量(2)Ca2CO=CaCO3；Ba2CO=BaCO3(3)先加盐酸会有少量CaCO3、BaCO3等溶解，从而影响制得精盐的纯度(4)未用玻璃棒引流；未采用250 mL容量瓶13电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：(1)若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则电解池中X极上的电极反应式为_，在X极附近观察到的现象是_。Y电极上的电极反应式为_，检验该电极反应产物的方法是_。(2)如果用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则X电极的材料是_，电极反应式为_。Y电极的材料是_，电极反应式为_。(说明：杂质发生的电极反应不必写出)【解析】(1)用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极反应：2Cl2e=Cl2；阴极反应：2H2e=H2。与电源正极相连的为阳极，反之为阴极。所以X为阴极，Y为阳极。X极在反应过程中消耗了H2O电离出的H，溶液呈碱性，加入酚酞试液变成红色；Y极产生Cl2，能使湿润的淀粉KI试纸变成蓝色。(2)电解精炼Cu时，用含杂质的Cu为阳极，纯Cu为阴极。反应过程中阳极上的Cu以及比Cu活泼的金属失去电子，成为离子，进入溶液，活泼性比Cu差的金属形成阳极泥；在阴极只有Cu2能得电子成为单质，其他较活泼金属对应的离子不能得电子。根据装置图，X为阴极，Y为阳极。所以，X电极的材料是纯铜，电极反应式为Cu22e=Cu；Y电极的材料是粗铜，电极反应式为Cu2e=Cu2。【答案】(1)2H2e=H2放出气体，溶液变红2Cl2e=Cl2把湿润的淀粉碘化钾试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色(2)纯铜Cu22e=Cu粗铜Cu2e=Cu214海水是取之不尽的化工原料资源库，从海水中可提取各种化工原料。下列是工业上对海水的几项综合利用的示意图： 【导学号：28920024】试回答下列问题：(1)粗盐中含有Ca2、Mg2、SO等杂质，精制时所用试剂为：A.盐酸；B.BaCl2溶液；C.NaOH溶液；D.Na2CO3溶液。加入试剂的顺序是_。(2)电解饱和食盐水时，与电源正极相连的电极上发生的反应为_。与电源负极相连的电极附近溶液pH_(填“变大”、“不变”或“变小”)。若1 mol 电子的电量为96 500 C，则用电流强度为100 A的稳恒电流持续电解3分13秒，则在两极上共可收集到气体_mL(STP)。若保证电解后饱和食盐水的浓度不变，则可采取的方法是_。(3)由MgCl26H2O晶体脱水制无水MgCl2时，MgCl26H2O晶体在_气氛中加热脱水，该气体的作用是_。(4)电解无水MgCl2所得的镁蒸气可以在下列_气体中冷却。AH2BN2CCO2DO2【解析】(1)该小题属离子除杂题。除杂原则是在除去Ca2、Mg2、SO时，不能带入杂质离子。所以，解此题的关键是把握好加入离子的顺序：Ba2必须在CO之前加入；CO、OH必须在H之前加入，所以B、C不分先后，而D、A本身既分前后，又必须放在B、C之后才能满足条件。(2)电解饱和食盐水时，与正极相连的阳极发生的反应是：2Cl2e=Cl2，与负极相连的阴极发生的反应是：2H2e=H2。H不断消耗，使得溶液中c(OH)增大，pH变大。电解中外逸的是Cl2、H2，所以要确保原溶液浓度不变，只能向体系中通入一定量的HCl气体以补足损失的氢、氯。易错处是加入盐酸，使溶液浓度变小。(3)抑制水解平衡MgCl2H2OMg(OH)ClHCl正向移动。(4)镁蒸气可以与氮气、氧气和二氧化碳反应，所以只能用氢气来冷却。【答案】(1)BCDA(或CBDA)(2)2Cl2e=Cl2变大4 480向电解液中通入一定量的HCl气体(3)HCl抑制Mg2水解(4)A