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主题综合测评(二)主题2海水资源工业制碱(时间:60分钟分值:100分)一、选择题(本题包括12小题,每小题5分,共60分)1.污水处理的主要方法有:①中和法;②化学沉淀法;③氧化还原法;④过滤法。其中属于化学方法的有()A.①②③ B.①②④C.②③④ D.①②③④【答案】A2.下列关于硬水的叙述错误的是()A.硬水中的Ca2+、Mg2+会阻碍肥皂起泡B.用漂白粉对自来水消毒,会增加水的总硬度C.向硬水中加入明矾,可以使硬水软化D.雨水的硬度比海水的硬度小【解析】明矾净水是由于Al3+水解:Al3++3H2OAl(OH)3+3H+,生成的Al(OH)3具有吸附作用,将水中的悬浮颗粒沉淀,不能对硬水起软化作用。【答案】C3.加热后没有沉淀生成的水肯定不是()A.纯净的水 B.蒸馏水C.具暂时硬度的水 D.具永久硬度的水【解析】具暂时硬度的水中含Ca2+、Mg2+、HCOeq\o\al(-,3),加热后产生难溶性的CaCO3和MgCO3,MgCO3又转变为更难溶的Mg(OH)2。【答案】C4.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()【导学号:28920030】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【解析】由于H2难溶于水而Cl2能溶于水,故实测V(H2)>V(Cl2)。【答案】D5.下列反应原理在索尔维制碱法中没有使用的是()A.2NH4Cl+Ca(OH)2eq\o(=,\s\up8(△))CaCl2+2NH3↑+2H2OB.NH4Cleq\o(=,\s\up8(△))NH3↑+HCl↑C.2NaHCO3eq\o(=,\s\up8(△))Na2CO3+CO2↑+H2O↑D.NH3+CO2+NaCl+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl【解析】A项在索尔维制碱法中用于回收NH3;C项用于制备纯碱;D项用于制备NaHCO3。【答案】B6.属于联合制碱法优点的是()A.氨和二氧化碳由合成氨厂提供B.母液可回收氯化铵C.氯化钠的利用率达95%以上D.以上全是【解析】联合制碱法的反应为:NaCl+H2O+NH3+CO2=NaHCO3↓+NH4Cl,合成氨厂为制备原料H2,同时得副产物CO2:CO+H2O(g)eq\o(=,\s\up8(高温),\s\do8(催化剂))CO2+H2,故A对;由联合制碱反应得B对,C项则考查了教材中的数据。【答案】D7.1791年,法国医生吕布兰首先获得制碱专利,以食盐、浓硫酸、石灰石、煤为原料制碱,该方法分三步:①用NaCl与H2SO4反应制Na2SO4:2NaCl+H2SO4eq\o(=,\s\up8(△))Na2SO4+2HCl↑②用焦炭还原Na2SO4制Na2S:Na2SO4+2Ceq\o(=,\s\up8(煅烧))Na2S+2CO2↑③用硫化钠与石灰石反应制Na2CO3:Na2S+CaCO3eq\o(=,\s\up8(煅烧))Na2CO3+CaS下列说法正确的是()A.②③两步都是氧化还原反应B.只有第②步是氧化还原反应C.该方法对生产设备基本没有腐蚀D.该方法原料利用率较高【解析】依据氧化还原反应是有化合价变化的反应可知,第②步是氧化还原反应,故A错,B对;该生产中产生HCl,对生产设备腐蚀严重;该方法原料利用不充分,故C、D错。【答案】B8.关于NaHCO3的性质,下列说法正确的是()A.和酸反应放出等量的CO2所消耗的酸比Na2CO3少B.相同温度下溶解度比Na2CO3要大C.加热法可除去NaHCO3中混有的Na2CO3D.NaHCO3只能和酸作用不能和碱作用【解析】A项中生成等量的CO2时,Na2CO3消耗的酸多,A正确;B项NaHCO3的溶解度小于Na2CO3的,B错误;C项中2NaHCO3eq\o(=,\s\up8(△))Na2CO3+H2O↑+CO2↑,C错误;D项NaHCO3和酸、碱都能反应,D错误。【答案】A9.反应NaCl+CO2+NH3+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl是著名的“侯氏制碱法”的重要反应。下面是4位同学对该反应涉及的有关知识发表的部分见解。其中不正确的是()【解析】析出NaHCO3后的溶液为NaHCO3的饱和溶液。【答案】C10.某同学按图所示的装置进行电解实验。下列说法正确的是()A.电解过程中,铜电极上有H2产生B.电解初期,主反应方程式为:Cu+H2SO4eq\o(=,\s\up8(电解))CuSO4+H2↑C.电解一定时间后,石墨电极上无铜析出D.整个电解过程中,H+的浓度不断增大【解析】从装置图可以看出铜接电源正极作阳极,石墨作阴极,应在阴极区产生H2,且H+浓度应逐渐减小,故A、D错。电解初期主要是电解H2SO4,而随电解进行,溶液中CuSO4浓度逐渐增大,Cu2+参与电极反应而在石墨电极上析出Cu,故B正确,C错误。【答案】B11.在水中加入等物质的量的Ag+、Pb2+、Na+、SOeq\o\al(2-,4)、NOeq\o\al(-,3)、Cl-,该溶液放在用惰性材料作电极的电解槽中,通电片刻,则氧化产物与还原产物质量之比为()A.∶108 B.16∶207C.8∶1 D.108∶【解析】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2H2Oeq\o(=,\s\up8(电解))2H2↑+O2↑。【答案】C12.某地有甲、乙两工厂排放污水,污水中各含有下列8种离子中的四种(两厂不含相同离子):Ag+、Ba2+、Fe3+、Na+、Cl-、SOeq\o\al(2-,4)、NOeq\o\al(-,3)、OH-。两厂单独排放都会造成严重的水污染,如将两厂的污水按一定比例混合,沉淀后污水便变成无色澄清且只含NaNO3,污染程度会大大降低。关于污染源的分析,你认为正确的是()【导学号:28920031】A.SOeq\o\al(2-,4)和NOeq\o\al(-,3)可能来自同一工厂B.Cl-和NOeq\o\al(-,3)一定在不同工厂C.Ag+和Na+可能在同一工厂D.Na+和NOeq\o\al(-,3)来自同一工厂【解析】水污染是当今世界一个普遍问题,根据题意知,甲、乙厂各自的废水中必定不存在沉淀,且阴、阳离子同时存在。若Ag+在甲厂,则Cl-、SOeq\o\al(2-,4)、OH-必在乙厂;那么Ba2+、Fe3+也得在甲厂中,否则将生成沉淀。由于甲厂中为阳离子,所以NOeq\o\al(-,3)必在甲厂中,阳离子Na+必在乙厂中。故Ag+、Na+不同厂,SOeq\o\al(2-,4)、NOeq\o\al(-,3)不同厂,Na+、NOeq\o\al(-,3)不同厂,因而B正确。【答案】B二、非选择题(包括4小题,共40分)13.(10分)水处理技术在生产、生活中应用广泛。(1)含有较多________的水称为硬水。硬水加热后产生碳酸盐沉淀的离子方程式为_________________________________________________________________________________________________________________(写出一个即可)。(2)将RH型阳离子交换树脂和ROH型阴离子交换树脂串接来软化天然硬水,应先使硬水通过________(填“RH”或“ROH”)型离子交换树脂,原因是______________________________________________________________________。(3)通过施加一定压力使水分子通过半透膜而将大分子或离子截留,从而获得纯净水的方法称为________________。电渗析法净化水时,使离子通过半透膜的推动力是________________________________________。(4)检验蒸馏水的纯度时,最简单易行的方法是测定水的________。【解析】(1)通常按水中Ca2+、Mg2+的多少,把天然水分为硬水和软水。含有较多Ca2+、Mg2+的水叫做硬水;如果水的硬度是由Ca(HCO3)2或Mg(HCO3)2所引起的,这种硬度叫做暂时硬度。具有暂时硬度的水可以用加热的方法进行软化,方程式为Ca2++2HCOeq\o\al(-,3)eq\o(=,\s\up8(△),\s\do8())CaCO3↓+CO2↑+H2O、Mg2++2HCOeq\o\al(-,3)eq\o(=,\s\up8(△),\s\do8())MgCO3↓+CO2↑+H2O。(2)如果水的硬度是由钙和镁的硫酸盐或氯化物等引起的,这种硬度叫做永久硬度。具有永久硬度的水可以采用离子交换法进行软化。离子交换剂中阳离子与水中的Ca2+、Mg2+发生离子交换,使水得到净化。如果硬水先通过ROH型阴离子交换树脂时可能产生Mg(OH)2等沉淀而影响交换效果,所以先通过RH型阳离子交换树脂。(3)电渗析法是一种利用离子交换膜进行海水淡化的方法。在外加电场的作用下,水溶液中阴、阳离子会分别向两极移动,如果在中间加上一种交换膜,就可能达到分离浓缩的目的。所以电渗析法净化水时,使离子通过半透膜的推动力是电势差或电场力。(4)因为水的电离程度极小,所以纯水是几乎不导电的,因此要检验蒸馏水的纯度时,最简单易行的方法是测定水的电导率或电阻率。【答案】(1)Ca2+、Mg2+Ca2++2HCOeq\o\al(-,3)eq\o(=,\s\up8(△),\s\do8())CaCO3↓+CO2↑+H2O(或Mg2++2HCOeq\o\al(-,3)eq\o(=,\s\up8(△),\s\do8())MgCO3↓+CO2↑+H2O)(2)RH先通过阴离子交换树脂时可能产生Mg(OH)2等沉淀而影响交换效果(3)反渗透法电势差或电场力(4)电导率(或电阻率)14.(10分)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。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反应,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20L恒容密闭容器中的反应:3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s)eq\o(=,\s\up8(高温))4SiHCl3(g)达平衡后,H2和SiHCl3物质的量浓度分别为mol/L和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213.0kg,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: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。干燥塔干燥的气体为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)=+eq\f,2))×20mol=3mol,由2NaCl+2H2Oeq\o(=,\s\up8(通电))2NaOH+H2↑+Cl2↑2×2m(NaCl)6gm(NaCl)=351g=0.351kg。(3)由题意,可写出反应的化学方程式为NaCl+3H2Oeq\o(=,\s\up8(通电))NaClO3+3H2↑6kgm(H2)m(H2)=12kg,n(H2)=6000mol,V(H2)=134.4m3【答案】(1)氯气ad浓硫酸(2)①SiCl4+2H2+O2eq\o(=,\s\up8(高温))SiO2+4HCl②(3)15.(10分)氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如图所示。(1)溶液A的溶质是________。(2)电解饱和食盐水的离子方程式是________________________________。(3)电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2~3。用化学平衡移动原理解释盐酸的作用:__________________________________________________________________________________________________________________________。(4)电解所用的盐水需精制,去除有影响的Ca2+、Mg2+、NHeq\o\al(+,4)、SOeq\o\al(2-,4)[c(SOeq\o\al(2-,4))>c(Ca2+)]。精制流程如下(淡盐水和溶液A来自电解池):①盐泥a除泥沙外,还含有的物质是________。②过程Ⅰ中将NHeq\o\al(+,4)转化为N2的离子方程式是_________________________________________________________________________________________________________________________________。③BaSO4的溶解度比BaCO3的小。过程Ⅱ中除去的离子有________。④经过程Ⅲ处理,要求盐水c中剩余Na2SO3的含量小于5mg·L-1。若盐水b中NaClO的含量是mg·L-1,则处理10m3盐水b,至多添加10%Na2SO3【解析】根据钠离子的移动方向可知左边为阳极室,右边为阴极室,阴极发生还原反应生成氢气和氢氧化钠,溶液A为氢氧化钠溶液。碱性条件下镁离子形成氢氧化镁沉淀,故盐泥a中还含有Mg(OH)2;碱性条件下,具有氧化性的氯气将铵根离子氧化成氮气,氯气转化为氯离子,离子方程式为2NHeq\o\al(+,4)+3Cl2+8OH-=N2+6Cl-+8H2O;硫酸钡的溶度积小于碳酸钡,在盐水a中加入碳酸钡,将有硫酸钡沉淀生成,从而除去SOeq\o\al(2-,4),同时引入了COeq\o\al(2-,3),COeq\o\al(2-,3)与Ca2+结合生成碳酸钙沉淀,从而除去钙离子;10m3盐水b中次氯酸钠的物质的量为eq\f(10×103××10-3,=1(mol),由电子守恒知,其完全反应消耗亚硫酸钠1mol,盐水c中剩余亚硫酸钠的含量小于5mg·L-1,则有:1mol×126g·mol-1+5×10-3g·L-1×10×103L=10%m,m=1760g【答案】(1)NaOH(2)2Cl-+2H2Oeq\o(=,\s\up8(通电))H2↑+Cl2↑+2OH-(3)Cl2与水反应:Cl2+H2OHCl+HClO,增大HCl的浓度使平衡逆向移动,减少Cl2在水中的溶解,有利于Cl2的逸出(4)①Mg(OH)2②2NHeq\o\al(+,4)+3Cl2+8OH-=N2+6Cl-+8H2O③SOeq\o\al(2-,4)、Ca2+④16.(10分)工业上可用食盐和石灰石为主要原料,经不同的方法生产纯碱。请回答下列问题:(1)吕布兰法是以食盐、石灰石、浓硫酸、焦炭为原料,在高温下进行煅烧,再浸取,结晶而制得纯碱。①食盐和浓硫酸反应的化学方程式为_________________________________________________________________________________________________。②硫酸钠和焦炭、石灰石反应的化学方程式为____________________________(已知产物之一为CaS)。(2)氨碱法的工艺如图所示,得到的碳酸氢钠经煅烧生成纯碱。①图中的中间产物C是______,D是________。(写化学式)②装置乙中发生反应的化学方程式为__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)联合制碱法是对氨碱法的改进,其优点是______________________________________________________________________________________________________
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