《氯碱生产》习题2.doc

氯碱生产同步练习1为了除去粗盐中的Ca2、Mg2、Cu2、Fe3、SO，可将粗盐溶于水，然后进行下列五项操作，正确的操作顺序是()过滤加过量的NaOH溶液加入适量盐酸加过量的Na2CO3溶液加入过量的BaCl2溶液ABC D解析：选C。按除杂的基本要求，为了保证杂质离子完全除去，所用试剂一般应该稍过量，但又不能引入新杂质，而且方法要尽可能简单。解题时，要弄清每加一种试剂的作用以及过量的试剂如何在下一步除去。过量的NaOH溶液是为了使粗盐水中的Mg2、Cu2、Fe3形成沉淀，多加的NaOH溶液最后可用盐酸中和；加BaCl2溶液可除去SO；加过量的Na2CO3溶液是为了使粗盐水中的Ca2以及上一步中过量的Ba2形成沉淀而除去。从以上分析可以知道Na2CO3溶液必须在加入BaCl2溶液之后才能加入；而盐酸应该在过滤操作后加入，以防止在加入酸调节溶液pH时，某些沉淀会溶解或部分溶解。至于NaOH溶液和BaCl2溶液加入的先后顺序，则没有原则性的差别。按以上分析可以知道C选项符合题意。2离子膜法制烧碱示意图如图所示，有关说法正确的是()Aa口进水Bb口进精制饱和食盐水Cc口出的是Cl，是由b口进入的Dd口出的是H2解析：选D。a口进入的是精制盐水；b口所进是去离子水；c口出的是淡盐水；d口出的是H2。3关于电解NaCl的水溶液，下列叙述正确的是()A电解时阳极得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：选B。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)。4(2011年郑州高二检测)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反应生成Mg(OH)2沉淀。5在水中加入等物质的量的Ag、Pb2、Na、SO、NO、Cl，该溶液放在用惰性材料做电极的电解槽中，通电片刻，则氧化产物与还原产物质量之比为()A35.5108 B16207C81 D10835.5解析：选C。等物质的量的离子混合后，因发生沉淀反应生成AgCl、PbSO4沉淀，故实质上是电解NaNO3溶液，此时电解反应为2H2O2H2O2。6下图中能验证氯化钠溶液(含酚酞)电解产物的装置是()答案：D7(2011年威海高二测试)工业电解饱和食盐水制烧碱、Cl2和H2，下列叙述正确的是()A电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠B若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试液，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：选B。电解NaCl水溶液，阳极生成Cl2，阴极生成NaOH和H2。Cl2可与KI反应生成I2，溶液呈棕色。8(2010年南平高二检测)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。若此溶液体积为2 L，则所得电解液的pH是()A1 B8C13 D14答案：C9(2011年高考江苏卷)NaCl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：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的过程不涉及氧化还原反应。10请回答氯碱工业中的如下问题：(1)氯气、烧碱是电解饱和食盐水时按照固定的比率k(质量比)生成的产品。理论上k_(要求写计算表达式和结果)；(2)氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过。图中X、Y分别是_、_(填化学式)，分析比较图示中氢氧化钠溶液质量分数a%与b%的大小_。分别写出燃料电池B中正极、负极上发生的电极反应。正极：_；负极：_。这样设计的主要节(电)能之处在于(写出2处)_。解析：本题以氯碱工业为载体，综合考查了食盐水的电解原理、燃料电池等相关问题。(1)由电解饱和食盐水的方程式：2NaCl2H2OH2Cl22NaOH，可知反应生成的Cl2与NaOH的物质的量之比为12，故k11.13或0.89；(2)由图知左侧是电解池，右侧是燃料电池，所以图中X、Y分别是Cl2、H2，由于燃料电池中阳离子(Na)不断通过离子膜到正极区，正极区不断产生OH，因此，图示中NaOH溶液质量分数b%a%；燃料电池的正极是O2得到电子，电极反应为：O22H2O4e=4OH，负极是H2失去电子，电极反应为：2H24OH=4H2O4e；将电解池与燃料电池相组合节能之处在于燃料电池可以补充电解池的耗能，而且能提高产出碱液的浓度，降低能耗。答案：(1)11.13或0.89(2)Cl2H2a%小于b%O22H2O4e=4OH2H24OH=4H2O4e燃料电池可以补充电解池的耗能；提高产出碱液的浓度；降低能耗(任写2处即可)11NaOH是一种用途广泛的化工原料，我国氯碱工业多采用离子膜电解槽。(1)写出电解饱和食盐水的电极反应和总反应式：阳极：_，阴极：_，总反应式：_。(2)离子膜电解槽一般采用钛作阳极，其原因是_。阴极一般用碳钢网制成。阳离子膜把电解槽隔成阴极室和阳极室，其作用是_。(3)为使电解氯化钠溶液的速度加快，下列措施可行的是_。A增大阴极碳钢网面积B升高饱和氯化钠溶液的温度C加大阴极与阳极间的距离D提高电解时的直流电源电压解析：电解NaCl溶液时电极上发生的反应分别为：阳极：2Cl2e=Cl2，阴极：2H2e=H2总反应为2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。阳极用金属钛的原因是因为金属钛具有良好的耐腐蚀性。用阳离子膜把电解槽隔成阴极室和阳极室的原因是这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量。为了加快电解氯化钠溶液的速度，可以采用增大阴极碳钢网面积、升高饱和氯化钠溶液温度、提高电解时直流电源电压的方法。答案：(1)2Cl2e=Cl22H2e=H22NaCl2H2O2NaOHH2Cl2(2)金属钛具有良好的耐腐蚀性既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量(3)ABD12(2011年宿州调研)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：依据上图完成下列填空：(1)与电源正极相连的电极上所发生反应的电极反应式为_；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，精制过程中发生反应的离子方程式为_。(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)。aBa(OH)2bBa(NO3)2cBaCl2(4)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。(5)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。(6)已知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 gcm3，其中含有20 g NaCl，则电解后NaOH的物质的量浓度为_molL1。解析：本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，通过本题的解答可归纳如下知识点：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：2H2e=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。答案：(1)2Cl2e=Cl2升高(2)Ca2CO=CaCO3；Mg22OH=Mg(OH)2；Fe33OH=Fe(OH)3(3)ac(4)蒸发过滤(5)NaCl(或淡盐水)(6)7.1413.(2011年榆林高二检测)上图是用石墨和铁做电极电解饱和食盐水的装置。请填空：(1)X的电极名称是_极，电极反应式为_，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(如下图)，其目的是_，阳极室(A处)加入_，阴极室(B处)加入_，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，电极反应式：2Cl2e=Cl2，电极材料为石墨，则Y极电极材料为Fe；用湿润的淀粉碘化钾试纸放在管口，若变蓝，说明有Cl2产生。(2)若反接则铁会失电子生成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溶液反应生成NaClO使NaOH溶液不纯。答案：(1)阳2Cl2e=Cl2Fe用湿润的淀粉碘化钾试纸放在管口，若变蓝，说明有Cl2产生(2)Fe(OH)2铁做阳极时被氧化为Fe2，纠正错误后，这一端又变为阴极，2H2e=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不纯精制食盐水去离子水Na14工业上电解饱和食盐水能制取多种化工原料，其中部分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)；干燥塔中应使用的液体是_。(2)多晶硅主要采用SiHCl3还原工艺生产，其副产物SiCl4的综合利用受到广泛关注。SiCl4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反应，产物有两种，化学方程式为_。SiCl4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应：3SiCl4(g)2H2(g)Si(s) 4SiHCl3(g)达平衡后，H2和SiHCl3物质的量浓度分别为0.140 mol/L和0.020 mol/L，若H2全部来源于离子交换膜法的电解产物，理论上需消耗纯NaCl的质量为_kg。(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，则生成氢气_m3(标准状况)。解析：(1)电解饱和食盐水的电极反应分别为：阴极：2H2e=H2；阳极：2Cl2e=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。干燥塔干燥的气体为Cl2，应用浓H2SO4。(2)光导纤维为SiO2，产物为两种，另一种物质只能为HCl。n(H2)(0.140)20 mol3 mol，由2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2258.5 2m(NaCl) 6 gm(NaCl)351 g0.35 kg。(3)由题意，可写出反应的化学方程式为：NaCl3H2ONaClO33H2 106.56 213.0 kgm(H2)m(H2)12 kg，n(H2)6000 mol，V(H2)134.4 m3。答案：(1)氯气ad浓硫酸(2)SiCl42H2O2SiO24HCl0.35(3)134.415海水是巨大的资源宝库，在海水淡化及综合利用方面，天津市位居全国前列。从海水中提取食盐和溴的过程如下：(1)请列举海水淡化的两种方法：_、_。(2)将NaCl溶液进行电解，在电解