从巩固到提高 高考化学二轮微专题05 氯碱工业

试卷更新日期：2023-01-21 类型：二轮复习

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一、单选题

  • 1. 一种清洁、低成本的三步法氯碱工艺工作原理的示意图如图。下列说法错误的是（   ）

    A、与传统氯碱工艺相比，该方法可避免使用离子交换膜 B、第一步中阳极反应为：Na0.44MnO2-xe-=Na0.44-xMnO2+xNa+ C、第二步中，放电结束后，电解质溶液中NaCl的含量增大 D、理论上，每消耗1mol O2 ， 可生产4mol NaOH和2mol Cl2

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  • 2. 海水中不仅含有丰富的水资源，而且蕴藏着宝贵的化学资源。海水资源利用的部分过程如图，下列有关说法错误的是（   ）

    A、海水淡化的方法主要有蒸馏法、电渗析法和离子交换法等 B、在氯碱工业中，电解饱和食盐水可得到氢气、氯气和烧碱 C、在制镁工业中，由步骤②得到镁的反应中，另一产物可用于步骤③⑤中作氧化剂 D、在制溴工业中，步骤③④⑤分别为浓缩、氧化、提取

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  • 3. 以电解食盐水为基础的“氯碱工业”是目前化学工业的重要支柱之一，原理如图所示。下列说法错误的是（   ）

    A、不可以使用阴离子交换膜，否则产品会有损失 B、阴极区消耗的是水，但进料为稀NaOH溶液，目的是增强导电性 C、阴极的电极反应式为2H＋＋2e－＝H2↑或2H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－ D、两极实际收集到的气体体积相等

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  • 4. 工业上仅以食盐和水为原料，不能得到的产品是（   ）
    A、烧碱 B、NaClO溶液 C、盐酸 D、氮肥NH4Cl

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  • 5. 下列不属于烧碱工业用途的是（   ）
    A、制皂 B、造纸 C、精炼石油 D、制食盐

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  • 6. 化学工业在经济发展中的作用举足轻重，下列有关工业生产的叙述中正确的是 (  )

    A、氯碱工业中阳极得到氢氧化钠和氢气 B、电镀铜时，电镀液中c(Cu2+)基本保持不变 C、工业上用电解熔融态氧化镁的方法得到金属镁 D、海水中含有钾元素，只需经过物理变化就可以得到钾单质

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二、实验探究题

  • 7. “84”消毒液是一种常用家庭消毒液，某小组同学对“84”消毒液的制备、保存及消毒能力进行如下探究。
    (1)、利用下图装置制备“84”消毒液。

    ①盛放浓盐酸的仪器名称为 ， 该仪器使用前应先进行的操作为。

    ②装置甲中制备氯气的离子方程式为。

    ③装置乙中盛放的药品为 ， 若无此装置造成的后果为。

    (2)、“84”消毒液需要在阴暗处密封保存，否则容易失效，用化学用语解释其原因：

    ①NaClO＋H2O＋CO2=NaHCO3＋HClO；

    ②。

    (3)、某兴趣小组通过实验测定不同pH环境中不同浓度NaClO溶液的细菌杀灭率(%)，实验结果如下表。

    NaClO溶液浓度(mg/L)

    不同pH下的细菌杀灭率(%)

    pH=4.0

    pH=6.5

    pH=9.0

    250

    98.90

    77.90

    53.90

    ①NaClO溶液呈碱性的原因为(用离子方程式表示)。

    ②调节NaClO溶液pH时不能选用清厕灵(含HCl)的原因为。

    ③结合表中数据可推断，相同条件下，HClO的杀菌能力 (填“强于”“弱于”或“相当于”)NaClO的杀菌能力。

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三、综合题

  • 8. 氯碱工业是化工产业的重要基础，其装置示意图如图。生产过程中产生的氯酸盐副产物需要处理。

    已知：pH升高时，ClO−易歧化为ClO3−和Cl−。

    (1)、电解饱和食盐水的离子方程式为。
    (2)、下列关于ClO3−产生的说法中，合理的是(填序号)。

    a．ClO3−主要在阴极室产生

    b．Cl−在电极上放电，可能产生ClO3−

    c．阳离子交换膜破损导致OH−向阳极室迁移，可能产生ClO3−

    (3)、测定副产物ClO3−含量的方法如下图。

    ①加入H2O2的目的是消耗水样中残留的Cl2和ClO−。若测定中未加入H2O2 ， 则测得的水样中ClO3−的浓度将(填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。

    ②滴定至终点时消耗V3mL酸性KMnO4溶液，水样中c(ClO3-)的计算式为。

    (4)、可用盐酸处理淡盐水中的ClO3−并回收Cl2。

    ①反应的离子方程式为。

    ②处理ClO3−时，盐酸可能的作用是：

    i．提高c(H+) ， 使ClO3−氧化性提高或Cl−还原性提高；

    ii．提高c(Cl-) ， 。

    ③用如图装置验证i，请补全操作和现象：闭合K，至指针读数稳定后，。

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  • 9. “氯碱工业”以电解饱和食盐水为基础制取氯气等产品， 氯气是实验室和工业上的常用气体。请回答：
    (1)、电解饱和食盐水制取氯气的化学方程式是。
    (2)、下列说法错误的是______。
    A、可采用碱石灰干燥氯气 B、可通过排饱和食盐水法收集氯气 C、常温下，可通过加压使氯气液化而储存于钢瓶中 D、工业上，常用氢气和氯气反应生成的氯化氢溶于水制取盐酸
    (3)、在一定温度下，氯气溶于水的过程及其平衡常数为：

    Cl2(g)⇌Cl2(aq)   K1=c(Cl2)/p

    Cl2(aq) + H2O(l)⇌H+ (aq)+Cl- (aq) + HClO(aq)   K2

    其中p为Cl2(g)的平衡压强，c(Cl2)为Cl2在水溶液中的平衡浓度。

    ①Cl2(g)⇌Cl2(aq)的焓变ΔH10。(填”>”、“=”或“<”)

    ②平衡常数K2的表达式为K2=。

    ③氯气在水中的溶解度(以物质的量浓度表示)为c，则c=。(用平衡压强p和上述平衡常数表示，忽略HClO的电离)

    (4)、工业上，常采用“加碳氯化”的方法以高钛渣(主要成分为TiO2)为原料生产TiCl4 ， 相应的化学方程式为；

    I.TiO2(s)+2Cl2(g)⇌TiCl4(g)+O2(g)   ΔHI=181 mol·L-1 ， KI=-3.4×10-29

    II.2C(s)+O2(g)⇌2CO(g)     ΔHII= - 221 mol·L-1 ， KII=1.2×1048

    结合数据说明氯化过程中加碳的理由 。

    (5)、在一定温度下，以I2为催化剂，氯苯和Cl2在CS2中发生平行反应，分别生成邻二氯苯和对二氯苯，两产物浓度之比与反应时间无关。反应物起始浓度均为0.5 mol·L-1 ， 反应30 min测得氯苯15%转化为邻二氯苯，25%转化为对二氯苯。保持其他条件不变，若要提高产物中邻二氯苯的比例，可采用的措施是______。
    A、适当提高反应温度 B、改变催化剂 C、适当降低反应温度 D、改变反应物浓度

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  • 10. 海水是巨大的化学资源宝库，利用海水可以直接或间接获取很多物质。
    (1)、利用1：氯碱工业

    从海水中提取粗盐的方法是。

    (2)、图1是氯碱工业中电解饱和氯化钠溶液的示意图，饱和氯化钠溶液从a口进入，NaOH溶液从(填b或d)口导出。阳离子交换膜的作用是。
    (3)、图2是电解氯化钠溶液的微观示意图。X为电源的极，水合钠离子、水合氯离子吸引水分子的氢原子朝向不同的原因。

    (4)、 利用2：提镁工业

    从海水中提取镁的流程图如下，按示例所示补全缺少的流程：。

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  • 11. 以橄榄石(主要成分是Mg9FeSi5O20)等为原料固定CO2并生产硅胶、碱式碳酸镁[Mg2(OH)2CO3]的部分工艺流程如图所示：

    (1)、Mg9FeSi5O20中铁的化合价为 ，为提高镁的浸出率 ，可采取的两种主要措施是 ，渣料Ⅱ的成分是。
    (2)、若试剂c是氯碱工业中生成的某种气体 ，写出加入c后反应的离子方程式 ，试剂d的用途是调节溶液pH ，其成分是 ，余液中溶质的主要成分是。
    (3)、操作Ⅰ的内容是 ，若固碳后溶液中的阴离子主要为CO 32− ，写出生成碱式碳酸镁的离子方程式。

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  • 12. 海水的综合利用包括很多方面，下图是一种海水综合利用联合工业体系的简易示例图。

    回答下列问题：

    (1)、实验室中由粗盐制取精盐的过程中，溶解、过滤、蒸发三个阶段都要用到的一种玻璃仪器是。
    (2)、电解饱和食盐水的离子方程式为。
    (3)、在溴工业中富集溴一般先用空气和水蒸气吹出单质溴，再用SO2的水溶液将其还原吸收，发生反应的化学方程式为。
    (4)、镁工业为使苦卤中的Mg2+完全转化为Mg(OH)2(离子浓度小于10-5 mol·L-1时，沉淀就达完全)，溶液的pH至少要控制在[常温下，Mg(OH)2的Ksp≈1×10-11]；Mg(OH)2沉淀完全后，过滤，沉淀用盐酸酸化，从MgCl2溶液制得无水MgCl2 ， 应如何操作。
    (5)、海水中也有丰富的锂资源，我国科学家研发出利用太阳能从海水中提取金属锂的技术，提取原理如下图所示：

    ①金属锂在电极(填“A”或“B”)上生成。

    ②阳极产生两种气体单质，电极反应式是。

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  • 13. 化学工业为疫情防控提供了强有力的物质支撑。氯的许多化合物既是重要化工原料，又是高效、广谱的灭菌消毒剂。回答下列问题：
    (1)、氯气是制备系列含氯化合物的主要原料，可采用如图(a)所示的装置来制取。装置中的离子膜只允许离子通过，氯气的逸出口是(填标号)。

    (2)、次氯酸为一元弱酸，具有漂白和杀菌作用，其电离平衡体系中各成分的组成分数δ[δ(X)= c（X）c（HClO）+c（ClO-） ，X为HClO或ClO−]与pH的关系如图(b)所示。HClO的电离常数Ka值为。
    (3)、Cl2O为淡棕黄色气体，是次氯酸的酸酐，可由新制的HgO和Cl2反应来制备，该反应为歧化反应(氧化剂和还原剂为同一种物质的反应)。上述制备Cl2O的化学方程式为。
    (4)、ClO2常温下为黄色气体，易溶于水，其水溶液是一种广谱杀菌剂。一种有效成分为NaClO2、NaHSO4、NaHCO3的“二氧化氯泡腾片”，能快速溶于水，溢出大量气泡，得到ClO2溶液。上述过程中，生成ClO2的反应属于歧化反应，每生成1 mol ClO2消耗NaClO2的量为mol；产生“气泡”的化学方程式为。
    (5)、“84消毒液”的有效成分为NaClO，不可与酸性清洁剂混用的原因是(用离子方程式表示)。工业上是将氯气通入到30%的NaOH溶液中来制备NaClO溶液，若NaClO溶液中NaOH的质量分数为1%，则生产1000 kg该溶液需消耗氯气的质量为kg(保留整数)。

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  • 14.

    氯碱工业是最基本的化学工业之一，离子膜电解法为目前普遍使用的生产方法，其生产流程如图1所示：

    (1)、该流程中可以循环的物质是 ．

    (2)、电解法制碱的主要原料是饱和食盐水，由于粗盐水中含有Ca2+、Mg2+、SO42﹣等无机杂质，所以在进入电解槽前需要进行两次精制，得到精制饱和食盐水．

    ①第一次精制过程中所加除杂试剂顺序不合理的是

    A．BaCl2、NaOH、Na2CO3、HCl            B．BaCl2、Na2CO3、NaOH、HCl

    C．NaOH、BaCl2、Na2CO3、HCl             D．Na2CO3、BaCl2、NaOH、HCl

    ②一次精制后的食盐水仍会有少量的Ca2+、Mg2+ ， 需要送入阳离子交换塔进行二次精制，若不经过二次精制，直接进入离子膜电解槽，这样会产生什么后果 ．

    (3)、图2是工业上电解饱和食盐水的离子交换膜电解槽示意图（阳极用金属钛网制成，阴极由碳钢网制成），则A处产生的气体是 ， F电极的名称是 ． 电解总反应的离子方程式为 ．

    (4)、从阳极槽出来的淡盐水中，往往含有少量的溶解氯，需要加入8%～9%的亚硫酸钠溶液将其彻底除去，该反应的化学方程式为 ．

    (5)、已知在电解槽中，每小时通过1A的直流电理论上可以产生1.492g的烧碱，某工厂用300个电解槽串联生产8h，制得32%的烧碱溶液（密度为1.342t/m3）113m3 ， 电解槽的电流强度1.45×104A，该电解槽的电解效率为（保留两位小数）．

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  • 15.

    某化工厂将钛、氯碱工业和甲醇制备联合生产，大大提高原料利用率，并减少环境污染．流程如图：

    回答下列问题：

    (1)、写出以石墨为电极电解饱和食盐水的离子方程式　 

    (2)、写出钛铁矿在高温下与焦炭经氯化得四氯化钛的化学方程式 ，生成1mol四氯化钛时转移电子的物质的量为　 　mol

    (3)、利用四氯化钛制备TiO2•xH2O时，需加入大量的水并加热的目的是 

    (4)、钛广泛用于航天领域．氩气在冶炼钛的流程中的作用是 

    (5)、利用CO和H2制备甲醇

    ①已知H2（g）、CO（g）和CH3OH（l）的燃烧热△H分别为﹣285.8kJ/mol、﹣283.0kJ/mol和﹣726.5kJ/mol．写出CO和H2制备甲醇的热化学方程式 

    ②假设联合生产中各原料利用率为100%，若得到6mol甲醇，则只需再补充标准状况下的H2 　L．

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