2022年高二化学智能优化训练专题2第2单元氯碱生产(苏教版选修2).docx

1．以下物质不属于氯碱工业产品的是(　　)
A．液氯　　　　　　　　　B．盐酸
C．乙烯 D．漂白粉
解析：选C。生成的H2、Cl2可合成盐酸，Cl2与Ca(OH)2反响生成漂白粉。
2．以下说法错误的选项是(　　)
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：选C。氯碱工业必产生三废，故必对环境造成污染。
3．(2022年温州高二检测)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：选C。粗盐中含Ca2＋、Mg2＋等杂质，电解过程中阴极区有H2生成，呈碱性，故Mg2＋与OH－反响生成Mg(OH)2沉淀。
4．当电解饱和食盐水时，如果有0.4 mol 电子发生转移，在标准状况下产生气体的总体积是(　　)
A．2.24 L B．4.48 L
C．8.96 L D．44.8 L
解析：选C。由方程式2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑知，生成1 mol H2或1 mol Cl2，转移2 mol电子；假设转移0.4 mol电子，那么生成0.2 mol H2和0.2 mol Cl2，V总 ＝(0.2 mol＋0.2 mol)×22.4 L·mol－1＝8.96 L。
5．(2022年无锡调研)氯碱工业中用离子交换膜法电解制碱的主要生产流程示意图如下：
依据上图完成以下填空：
(1)与电源正极相连的电极上所发生反响的电极反响式为____________________；与电源负极相连的电极附近，溶液的pH________(填“不变〞、“升高〞或“降低〞)。
(2)工业食盐含Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋等杂质，精制过程中发生反响的离子方程式为______________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)如果粗盐中SO含量较高，必须添加钡试剂除去SO，该钡试剂可以是________(填字母代号)。
a．Ba(OH)2　　　b．Ba(NO3)2　　　c．BaCl2
(4)为有效除去Ca2＋、Mg2＋、SO，参加试剂的合理顺序为________(填字母代号)。
a．先加NaOH，后加Na2CO3，再加钡试剂
b．先加NaOH，后加钡试剂，再加Na2CO3
c．先加钡试剂，后加NaOH，再加Na2CO3
(5)脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异，通过______、冷却、______(填写操作名称)除去NaCl。
(6)由图示可知用离子交换膜法电解制碱工艺中________产品可循环使用。
(7)NaCl在60 ℃的溶解度为37.1 g，现电解60 ℃精制饱和食盐水1371 g，经分析，电解后溶液密度为1.37 g·cm－3，其中含有20 g NaCl，那么电解后NaOH的物质的量浓度为________mol·L－1。
解析：此题以氯碱工业为主线突出考查了元素及其化合物这一主干知识，通过此题的解答可归纳如下知识点：
(1)在电解饱和NaCl溶液时，电解池阴极附近溶液的pH为什么会升高这是因为当电解时Na＋、H＋趋向阴极，而H＋放电能力比Na＋强，故H＋在阴极放电：2H＋＋2e－===H2↑，而H＋在阴极不断放电打破了水的电离平衡，使阴极附近溶液中c(OH－)>c(H＋)，故电解一段时间后阴极因生成NaOH而使溶液的pH升高。
(2)离子交换膜法电解制碱技术是氯碱工业开展的方向，同以前无隔膜法电解制碱技术相比防止了Cl2进入阴极区与NaOH溶液接触发生如下反响：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，影响产品的质量。
答案：(1)2Cl－－2e－===Cl2↑　升高
(2)Ca2＋＋CO===CaCO3↓；Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓；Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
(3)ac　(4)bc　(5)蒸发　过滤
(6)NaCl(或淡盐水)　(7)7.14
1．精制食盐水时，以下物质中不必用到的有(　　)
①NaOH溶液　②盐酸　③K2CO3溶液　④BaCl2溶液　⑤硫酸　⑥Na2CO3溶液　⑦Ba(NO3)2溶液
A．③④⑤B．③⑤⑦
C．②⑤⑥D．②④⑤⑦
解析：选B。精制食盐水时，不必用到的试剂是K2CO3溶液、硫酸和Ba(NO3)2溶液，假设选用这些试剂时，将会分别引入钾盐、硫酸盐和硝酸盐等杂质。
2．以下列图中能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是(　　)
答案：D
3.
(2022年泉州调研)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，设计了如图的装置，那么对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的选项是(　　)
A．a为正极，b为负极；NaClO和NaCl
B．a为负极，b为正极；NaClO和NaCl
C．a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl
D．a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl
答案：B
4．电解饱和食盐水两电极上产生气体的体积比应是1∶1，但实际测量时却发现V(H2)>V(Cl2)(常温常压)，其原因可能是(　　)
A．H2的摩尔质量比Cl2的小
B．Cl2有刺激性气味
C．H2的熔、沸点比Cl2的低
D．H2的溶解度比Cl2的小
答案：D
5．在水中参加等物质的量的Ag＋、Pb2＋、Na＋、SO、NO、Cl－，该溶液放在用惰性材料作电极的电解槽中，通电片刻，那么氧化产物与复原产物质量之比为(　　)
A．35.5∶108 B．16∶207
C．8∶1 D．108∶35.5
解析：选C。等物质的量的离子混合后，因发生沉淀反响生成AgCl、PbSO4沉淀，故实质上是电解NaNO3溶液，此时电解反响为2H2O2H2↑＋O2↑。
6．(2022年湛江高二检测)家用消毒液发生器是化学知识在日常生活中的“创新〞应用。该发生器利用常见的精盐和自来水为反响物，通电时，电解槽里的极板上产生大量气泡。切断电源后所得消毒液具有强烈的杀菌能力，且对人体无害。与该发生器有关的反响是(双选)(　　)
A．2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
B．H2＋Cl2===2HCl
C．Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O
D．NaClO＋HCl===NaCl＋HClO
解析：选AC。结合题给信息和电解原理可知，通电时发生2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，而生成的Cl2又和NaOH发生反响2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O，生成了具有强烈杀菌能力的NaClO。
7．(2022年扬州高二检测)用惰性电极电解饱和食盐水，当电源供给0.2 mol电子时，停止通电。假设此溶液体积为2 L，那么所得电解液的pH是(　　)
A．1 B．8
C．13 D．14
答案：C
8．以下关于用离子膜电解槽电解饱和食盐水的表达不正确的选项是(　　)
A．精制饱和食盐水注入阳极室
B．Cl－和OH－透过阳离子膜进入阳极室
C．阴极区溶液使酚酞试液显红色
D．阳极产生使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝的气体
解析：选B。明确离子交换膜的功能是只允许阳离子和水分子通过而不允许阴离子通过，因此Cl－不能透过离子交换膜。A正确，B不正确。
9．电解84.75 mL 16%的NaOH溶液(ρ＝1.18 g·cm－3)，用石墨作电极经过一段时间后溶液浓度为19.5%，这是因为(　　)
A．溶质增加了3.5 g
B．放出22.4 L H2和11.2 L O2
C．NaOH比水消耗少
D．消耗18 g 水
解析：选D。电解NaOH溶液实质是电解水，电解前溶液的质量为84.75 mL×1.18 g·mL－1＝100 g，含NaOH：100 g×16%＝16 g，含水84 g，电解后NaOH仍为16 g，溶液质量为16 g÷19.5%＝82 g，其中含水82 g－16 g＝66 g，知消耗18 g水，D正确。
10．(2022年高考江苏卷)NaCl是一种化工原料，可以制备一系列物质(见以下列图)。以下说法正确的选项是(　　)
A．25 ℃，NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3的大
B．石灰乳与Cl2的反响中，Cl2既是氧化剂，又是复原剂
C．常温下枯燥的Cl2能用钢瓶贮运，所以Cl2不与铁反响
D．图中所示转化反响都是氧化复原反响
解析：选B。A项Na2CO3比NaHCO3的溶解度大；C项因果关系不对；D项制取Na2CO3的过程不涉及氧化复原反响。
11．用一张滤纸浸湿些食盐水和酚酞试剂，放在外表皿上，滤纸两端用电极与直流电源相连，过一会发现其中一根导线连接的电极所接触的滤纸附近出现红色。简述出现红色的原因并指出该导线是直流电源的哪一极。
___
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案：由电解原理可知，阴极H＋不断放电被复原生成H2，使电极附近的溶液呈碱性，遇酚酞变红色，与该电极相连的是电源的负极
12.
(2022年江阴高二检测)右图是用石墨和铁作电极电解饱和食盐水的装置。请填空：
(1)X的电极名称是________极，电极反响式为______________________________________，
Y极的电极材料是____________________________________________________。
检验X极产物的方法是______________________________________________________
________________________________________________________________________
___
(2)某同学在实验时误将两种电极材料接反，导致X极上未收集到预期产物。一段时间后又将两极的连接方式纠正过来，发现X一端出现了白色沉淀，此沉淀是________(填化学式)。其形成原因是__________________________________________________________________
____________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
该沉淀在空气中放置，现象是_____________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)工业上电解饱和食盐水的方法之一是将两个极室用离子交换膜隔开(如以下列图)，其目的是________________________________
________________________________________________________________________，
阳极室(A处)参加__________，阴极室(B处)参加__________，离子交换膜只允许________通过。
解析：(1)由图可知X与电源正极相连应为阳极，电极反响式：2Cl－－2e－===Cl2↑，电极材料为石墨，那么Y极电极材料为Fe；用湿润的淀粉碘化钾试纸放在管口，假设变蓝，说明有Cl2产生。
(2)假设反接那么铁会失电子生成Fe2＋，与溶液中生成的OH－结合成Fe(OH)2，在空气中先变为灰绿色，后又变为红褐色。
(3)工业上电解饱和食盐水的方法之一，是将两个极室用离子交换膜隔开，其目的是防止H2与Cl2混合爆炸，防止Cl2与NaOH溶液反响生成NaClO使NaOH溶液不纯。
答案：(1)阳　2Cl－－2e－===Cl2↑　Fe　用湿润的淀粉碘化钾试纸放在管口，假设变蓝，说明有Cl2产生
(2)Fe(OH)2　铁作阳极时被氧化为Fe2＋，纠正错误后，这一端又变为阴极，2H＋＋2e－===H2↑，生成的OH－与Fe2＋结合成Fe(OH)2　先变为灰绿色，后又变为红褐色
(3)防止H2与Cl2混合爆炸，防止Cl2与NaOH生成NaClO使NaOH不纯　饱和食盐水　纯水(或NaOH稀溶液)　Na＋
13．氢氧化钠是一种用途十分广泛的重要化工原料。工业上主要通过电解氯化钠饱和溶液的方法获得氢氧化钠，我国的氯碱工业大多数采用离子交换膜电解槽。
(1)离子交换膜电解槽一般采用金属钛作阳极，其原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
阴极一般用碳钢网制成。阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室，其作用是________________________________________________________________________。
(2)为使电解氯化钠的速率加快，以下措施可行的是________。
a．增大阴极碳钢网的面积
b．提高饱和氯化钠溶液的温度
c．加大阴极与阳极间的距离
d．提高电解时电源电压
(3)如果将某离子交换膜电解槽①电解时的电压增大到原来的2倍；②电解时的电流强度增大到原来的2倍；③电解时温度从30 ℃提高到60 ℃，那么电解速率一定会到达原来2倍的是________。
解析：电解时H＋、Cl－分别在阴、阳两极上得失电子，产生H2和Cl2，阳极材料必须选择不易被Cl2腐蚀的材料；增大面积、提高温度、增大电压都有利于加快电解食盐水的速率。
当电解时电压增大到原来的2倍，电解池的电阻可能发生变化，电解时的电流强度不一定增大到原来的2倍；电解时温度从30 ℃提高到60 ℃，电解池的内阻会有所降低，但并不一定恰好降低为原来的一半；当电解时的电流强度增大到原来的2倍，单位时间内流过电路的电量恰好为原来的2倍，发生反响的物质的量也恰好为原来的2倍，即反响速率为原来的2倍。
答案：(1)阳极产生的Cl2不易腐蚀钛　既能防止H2、Cl2混合爆炸，又能防止防止Cl2与NaOH反响
(2)abd　(3)②
14．工业上电解饱和食盐水能制取多种化工原料，其中局部原料可用于制备多晶硅。
(1)上图是离子交换膜法电解饱和食盐水示意图，电解槽阳极产生的气体是______；NaOH溶液的出口为________(填字母)；精制饱和食盐水的进口为________(填字母)；枯燥塔中应使用的液体是________。
(2)多晶硅主要采用SiHCl3复原工艺生产，其副产物SiCl4的综合利用受到广泛关注。
①SiCl4可制气相白炭黑(与光导纤维主要原料相同)，方法为高温下SiCl4与H2和O2反响，产物有两种，化学方程式为_______________________________________
②SiCl4可转化为SiHCl3而循环使用，一定条件下，在20 L恒容密闭容器中的反响：
3SiCl4(g)＋2H2(g)＋Si(s)4SiHCl3(g)

(3)采用无膜电解槽电解饱和食盐水，可制取氯酸钠，同时生成氢气，现制得氯酸钠213.0 kg，那么生成氢气________m3(标准状况)。
解析：(1)电解饱和食盐水的电极反响分别为：阴极：2H＋＋2e－===H2↑；阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑。所以阳极产物为氯气，H＋在阴极放电，水中的c(OH－)增大，即NaOH在阴极(a处)产生。电解饱和食盐水所用的阳离子交换膜只允许阳离子(Na＋)通过，阻止阴离子和气体通过，电解过程中，Cl－在阳极大量消耗，因此应在阳极区(d处)补充NaCl。枯燥塔枯燥的气体为Cl2，应用浓H2SO4。
(2)①光导纤维为SiO2，产物为两种，另一种物质只能为HCl。
②n(H2)＝(0.140＋)×20 mol＝3 mol，由
2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
2×58.5　　　　　　　　　2
m(NaCl)　　　 　　　　　6 g
m(NaCl)＝351 g≈0.35 kg。
(3)由题意，可写出反响的化学方程式为：
NaCl＋3H2ONaClO3＋3H2↑
　　　　　　106.5　　6
　　　　　　213.0 kg　m(H2)
m(H2)＝12 kg，n(H2)＝6000 mol，V(H2)＝134.4 m3。
答案：(1)氯气　a　d　浓硫酸
(2)①SiCl4＋2H2＋O2SiO2＋4HCl　②0.35
(3)134.4