从巩固到提高高考化学二轮微专题05 氯碱工业

更新时间：2023-01-21 浏览次数：25 类型：二轮复习

一、单选题

1. (2022·深圳模拟) 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：Na_0.44MnO₂-xe^-=Na_0.44-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. (2021·章丘模拟) 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. (2020·浙江会考) 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. (2020·松江模拟) 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. (2016·静安模拟) 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. (2021高三上·光明开学考) “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. （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. （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. （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. (2022·海淀模拟) 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， $\text{[math]}$ 易歧化为 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 。
1. （1）电解饱和食盐水的离子方程式为。
2. （2）下列关于 $\text{[math]}$ 产生的说法中，合理的是(填序号)。
  a． $\text{[math]}$ 主要在阴极室产生
  
  b． $\text{[math]}$ 在电极上放电，可能产生 $\text{[math]}$
  
  c．阳离子交换膜破损导致 $\text{[math]}$ 向阳极室迁移，可能产生 $\text{[math]}$
3. （3）测定副产物 $\text{[math]}$ 含量的方法如下图。
  
  ①加入 $\text{[math]}$ 的目的是消耗水样中残留的 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 。若测定中未加入 $\text{[math]}$ ，则测得的水样中 $\text{[math]}$ 的浓度将(填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。
  
  ②滴定至终点时消耗 $\text{[math]}$ 酸性 $\text{[math]}$ 溶液，水样中 $\text{[math]}$ 的计算式为。
4. （4）可用盐酸处理淡盐水中的 $\text{[math]}$ 并回收 $\text{[math]}$ 。
  ①反应的离子方程式为。
  
  ②处理 $\text{[math]}$ 时，盐酸可能的作用是：
  
  i．提高 $\text{[math]}$ ，使 $\text{[math]}$ 氧化性提高或 $\text{[math]}$ 还原性提高；
  
  ii．提高 $\text{[math]}$ ，。
  
  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. (2021·浙江) “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. （1）电解饱和食盐水制取氯气的化学方程式是。
2. （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. （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. （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) ΔH_I=181 mol·L^-1 ， K_I=-3.4×10^-29
  
  II.2C(s)+O₂(g)⇌2CO(g) ΔH_II= - 221 mol·L^-1 ， K_II=1.2×10⁴⁸
  
  结合数据说明氯化过程中加碳的理由。
5. （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. (2020高三上·石景山期末) 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. （1）利用1：氯碱工业
  从海水中提取粗盐的方法是。
2. （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. （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. （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. (2020高三上·西安期中) 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. （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. （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. （3）操作Ⅰ的内容是，若固碳后溶液中的阴离子主要为CO $\text{[math]}$ ，写出生成碱式碳酸镁的离子方程式。
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12. (2020高三上·洛阳期中) 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. （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. （2）电解饱和食盐水的离子方程式为。
3. （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. （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K_sp≈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. （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. (2020·新课标II) 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. （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. （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)= $\text{[math]}$ ，X为HClO或ClO⁻]与pH的关系如图(b)所示。HClO的电离常数K_a值为。
3. （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. （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. （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. (2016·深圳模拟)
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. （1）该流程中可以循环的物质是．
2. （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. （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. （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. （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. （1）写出以石墨为电极电解饱和食盐水的离子方程式　
2. （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. （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. （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. （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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