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主題綜合測評(二) 主題2　海水資源　工業(yè)制堿 (時間：60分鐘　分值：100分) 一、選擇題(本題包括12小題，每小題5分，共60分) 1．污水處理的主要方法有：①中和法；②化學(xué)沉淀法；③氧化還原法；④過濾法。其中屬于化學(xué)方法的有(　　) A．①②③ B．①②④ C．②③④ D．①②③④ 【答案】　A 2．下列關(guān)于硬水的敘述錯誤的是(　　) A．硬水中的Ca2＋、Mg2＋會阻礙肥皂起泡 B．用漂白粉對自來水消毒，會增加水的總硬度 C．向硬水中加入明礬，可以使硬水軟化 D．雨水的硬度比海水的硬度小 【解析】　明礬凈水是由于Al3＋水解：Al3＋＋3H2OAl(OH)3＋3H＋，生成的Al(OH)3具有吸附作用，將水中的懸浮顆粒沉淀，不能對硬水起軟化作用。 【答案】　C 3．加熱后沒有沉淀生成的水肯定不是(　　) A．純凈的水 B．蒸餾水 C．具暫時硬度的水 D．具永久硬度的水 【解析】　具暫時硬度的水中含Ca2＋、Mg2＋、HCO，加熱后產(chǎn)生難溶性的CaCO3和MgCO3，MgCO3又轉(zhuǎn)變?yōu)楦y溶的Mg(OH)2。 【答案】　C 4．電解飽和食鹽水兩電極上產(chǎn)生氣體的體積比應(yīng)是1∶1，但實際測量時卻發(fā)現(xiàn)V(H2)>V(Cl2)(常溫常壓)，其原因可能是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：28920030】 A．H2的摩爾質(zhì)量比Cl2的小 B．Cl2有刺激性氣味 C．H2的熔、沸點比Cl2的低 D．H2的溶解度比Cl2的小 【解析】　由于H2難溶于水而Cl2能溶于水，故實測V(H2)>V(Cl2)。 【答案】　D 5．下列反應(yīng)原理在索爾維制堿法中沒有使用的是(　　) A．2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O B．NH4ClNH3↑＋HCl↑ C．2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑ D．NH3＋CO2＋NaCl＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl 【解析】　A項在索爾維制堿法中用于回收NH3；C項用于制備純堿；D項用于制備NaHCO3。 【答案】　B 6．屬于聯(lián)合制堿法優(yōu)點的是(　　) A．氨和二氧化碳由合成氨廠提供 B．母液可回收氯化銨 C．氯化鈉的利用率達95%以上 D．以上全是 【解析】　聯(lián)合制堿法的反應(yīng)為：NaCl＋H2O＋NH3＋CO2===NaHCO3↓＋NH4Cl，合成氨廠為制備原料H2，同時得副產(chǎn)物CO2：CO＋H2O(g)CO2＋H2，故A對；由聯(lián)合制堿反應(yīng)得B對，C項則考查了教材中的數(shù)據(jù)。 【答案】　D 7．1791年，法國醫(yī)生呂布蘭首先獲得制堿專利，以食鹽、濃硫酸、石灰石、煤為原料制堿，該方法分三步： ①用NaCl與H2SO4反應(yīng)制Na2SO4： 2NaCl＋H2SO4Na2SO4＋2HCl↑ ②用焦炭還原Na2SO4制Na2S： Na2SO4＋2CNa2S＋2CO2↑ ③用硫化鈉與石灰石反應(yīng)制Na2CO3： Na2S＋CaCO3Na2CO3＋CaS 下列說法正確的是(　　) A．②③兩步都是氧化還原反應(yīng) B．只有第②步是氧化還原反應(yīng) C．該方法對生產(chǎn)設(shè)備基本沒有腐蝕 D．該方法原料利用率較高 【解析】　依據(jù)氧化還原反應(yīng)是有化合價變化的反應(yīng)可知，第②步是氧化還原反應(yīng)，故A錯，B對；該生產(chǎn)中產(chǎn)生HCl，對生產(chǎn)設(shè)備腐蝕嚴重；該方法原料利用不充分，故C、D錯。 【答案】　B 8．關(guān)于NaHCO3的性質(zhì)，下列說法正確的是(　　) A．和酸反應(yīng)放出等量的CO2所消耗的酸比Na2CO3少 B．相同溫度下溶解度比Na2CO3要大 C．加熱法可除去NaHCO3中混有的Na2CO3 D．NaHCO3只能和酸作用不能和堿作用 【解析】　A項中生成等量的CO2時，Na2CO3消耗的酸多，A正確；B項NaHCO3的溶解度小于Na2CO3的，B錯誤；C項中2NaHCO3Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑，C錯誤；D項NaHCO3和酸、堿都能反應(yīng)，D錯誤。 【答案】　A 9．反應(yīng)NaCl＋CO2＋NH3＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl是著名的“侯氏制堿法”的重要反應(yīng)。下面是4位同學(xué)對該反應(yīng)涉及的有關(guān)知識發(fā)表的部分見解。其中不正確的是(　　) 【解析】　析出NaHCO3后的溶液為NaHCO3的飽和溶液。 【答案】　C 10．某同學(xué)按圖所示的裝置進行電解實驗。下列說法正確的是(　　) A．電解過程中，銅電極上有H2產(chǎn)生 B．電解初期，主反應(yīng)方程式為：Cu＋H2SO4CuSO4＋H2↑ C．電解一定時間后，石墨電極上無銅析出 D．整個電解過程中，H＋的濃度不斷增大 【解析】　從裝置圖可以看出銅接電源正極作陽極，石墨作陰極，應(yīng)在陰極區(qū)產(chǎn)生H2，且H＋濃度應(yīng)逐漸減小，故A、D錯。電解初期主要是電解H2SO4，而隨電解進行，溶液中CuSO4濃度逐漸增大，Cu2＋參與電極反應(yīng)而在石墨電極上析出Cu，故B正確，C錯誤。 【答案】　B 11．在水中加入等物質(zhì)的量的Ag＋、Pb2＋、Na＋、SO、NO、Cl－，該溶液放在用惰性材料作電極的電解槽中，通電片刻，則氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物質(zhì)量之比為(　　) A．35.5∶108 B．16∶207 C．8∶1 D．108∶35.5 【解析】　等物質(zhì)的量的離子混合后，因發(fā)生沉淀反應(yīng)生成AgCl、PbSO4沉淀，故實質(zhì)上是電解NaNO3溶液，此時電解反應(yīng)為2H2O2H2↑＋O2↑。 【答案】　C 12．某地有甲、乙兩工廠排放污水，污水中各含有下列8種離子中的四種(兩廠不含相同離子)：Ag＋、Ba2＋、Fe3＋、Na＋、Cl－、SO、NO、OH－。兩廠單獨排放都會造成嚴重的水污染，如將兩廠的污水按一定比例混合，沉淀后污水便變成無色澄清且只含NaNO3，污染程度會大大降低。關(guān)于污染源的分析，你認為正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：28920031】 A．SO和NO可能來自同一工廠 B．Cl－和NO一定在不同工廠 C．Ag＋和Na＋可能在同一工廠 D．Na＋和NO來自同一工廠 【解析】　水污染是當(dāng)今世界一個普遍問題，根據(jù)題意知，甲、乙廠各自的廢水中必定不存在沉淀，且陰、陽離子同時存在。若Ag＋在甲廠，則Cl－、SO、OH－必在乙廠；那么Ba2＋、Fe3＋也得在甲廠中，否則將生成沉淀。由于甲廠中為陽離子，所以NO必在甲廠中，陽離子Na＋必在乙廠中。故Ag＋、Na＋不同廠，SO、NO不同廠，Na＋、NO不同廠，因而B正確。 【答案】　B 二、非選擇題(包括4小題，共40分) 13．(10分)水處理技術(shù)在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用廣泛。 (1)含有較多________的水稱為硬水。硬水加熱后產(chǎn)生碳酸鹽沉淀的離子方程式為_______________________________________________________________ __________________________________________________(寫出一個即可)。 (2)將RH型陽離子交換樹脂和ROH型陰離子交換樹脂串接來軟化天然硬水，應(yīng)先使硬水通過________(填“RH”或“ROH”)型離子交換樹脂，原因是______ ________________________________________________________________。 (3)通過施加一定壓力使水分子通過半透膜而將大分子或離子截留，從而獲得純凈水的方法稱為________________。電滲析法凈化水時，使離子通過半透膜的推動力是________________________________________。 (4)檢驗蒸餾水的純度時，最簡單易行的方法是測定水的________。 【解析】　(1)通常按水中Ca2＋、Mg2＋的多少，把天然水分為硬水和軟水。含有較多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，這種硬度叫做暫時硬度。具有暫時硬度的水可以用加熱的方法進行軟化，方程式為Ca2＋＋2HCOCaCO3↓＋CO2↑＋H2O、Mg2＋＋2HCOMgCO3↓＋CO2↑＋H2O。 (2)如果水的硬度是由鈣和鎂的硫酸鹽或氯化物等引起的，這種硬度叫做永久硬度。具有永久硬度的水可以采用離子交換法進行軟化。離子交換劑中陽離子與水中的Ca2＋、Mg2＋發(fā)生離子交換，使水得到凈化。如果硬水先通過ROH型陰離子交換樹脂時可能產(chǎn)生Mg(OH)2等沉淀而影響交換效果，所以先通過RH型陽離子交換樹脂。 (3)電滲析法是一種利用離子交換膜進行海水淡化的方法。在外加電場的作用下，水溶液中陰、陽離子會分別向兩極移動，如果在中間加上一種交換膜，就可能達到分離濃縮的目的。所以電滲析法凈化水時，使離子通過半透膜的推動力是電勢差或電場力。 (4)因為水的電離程度極小，所以純水是幾乎不導(dǎo)電的，因此要檢驗蒸餾水的純度時，最簡單易行的方法是測定水的電導(dǎo)率或電阻率。 【答案】　(1)Ca2＋、Mg2＋　Ca2＋＋2HCOCaCO3↓＋CO2↑＋H2O(或Mg2＋＋2HCOMgCO3↓＋CO2↑＋H2O) (2)RH　先通過陰離子交換樹脂時可能產(chǎn)生Mg(OH)2等沉淀而影響交換效果 (3)反滲透法　電勢差或電場力 (4)電導(dǎo)率(或電阻率) 14．(10分)工業(yè)上電解飽和食鹽水能制取多種化工原料，其中部分原料可用于制備多晶硅。 (1)上圖是離子交換膜法電解飽和食鹽水示意圖，電解槽陽極產(chǎn)生的氣體是________；NaOH溶液的出口為________(填字母)；精制飽和食鹽水的進口為________(填字母)；干燥塔中應(yīng)使用的液體是________。 (2)多晶硅主要采用SiHCl3還原工藝生產(chǎn)，其副產(chǎn)物SiCl4的綜合利用受到廣泛關(guān)注。 ①SiCl4可制氣相白炭黑(與光導(dǎo)纖維主要原料相同)，方法為高溫下SiCl4與H2和O2反應(yīng)，產(chǎn)物有兩種，化學(xué)方程式為_________________________________。 ②SiCl4可轉(zhuǎn)化為SiHCl3而循環(huán)使用，一定條件下，在20 L恒容密閉容器中的反應(yīng)： 3SiCl4(g)＋2H2(g)＋Si(s)4SiHCl3(g) 達平衡后，H2和SiHCl3物質(zhì)的量濃度分別為0.140 mol/L和0.020 mol/L，若H2全部來源于離子交換膜法的電解產(chǎn)物，理論上需消耗純NaCl的質(zhì)量為________kg。 (3)采用無膜電解槽電解飽和食鹽水，可制取氯酸鈉，同時生成氫氣，現(xiàn)制得氯酸鈉213.0 kg，則生成氫氣__________m3(標(biāo)準狀況)。 【解析】　(1)電解飽和食鹽水的電極反應(yīng)分別為：陰極：2H＋＋2e－===H2↑；陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑。所以陽極產(chǎn)物為氯氣，H＋在陰極放電，水中的c(OH－)增大，即NaOH在陰極(a處)產(chǎn)生。電解飽和食鹽水所用的陽離子交換膜只允許陽離子(Na＋)通過，阻止陰離子和氣體通過，電解過程中，Cl－在陽極大量消耗，因此應(yīng)在陽極區(qū)(d處)補充NaCl。干燥塔干燥的氣體為Cl2，應(yīng)用濃H2SO4。 (2)①光導(dǎo)纖維為SiO2，產(chǎn)物為兩種，另一種物質(zhì)只能為HCl。 ②n(H2)＝(0.140＋)20 mol＝3 mol，由 2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 258.5　　　　　　　　　 2 m(NaCl) 6g m(NaCl)＝351 g＝0.351 kg。 (3)由題意，可寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式為 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)氯氣　a　d　濃硫酸 (2)①SiCl4＋2H2＋O2SiO2＋4HCl　②0.351 (3)134.4 15．(10分)氯堿工業(yè)中電解飽和食鹽水的原理示意圖如圖所示。 (1)溶液A的溶質(zhì)是________。 (2)電解飽和食鹽水的離子方程式是________________________________。 (3)電解時用鹽酸控制陽極區(qū)溶液的pH在2～3。用化學(xué)平衡移動原理解釋鹽酸的作用：__________________________________________________________ ________________________________________________________________。 (4)電解所用的鹽水需精制，去除有影響的Ca2＋、Mg2＋、NH、SO[c(SO)>c(Ca2＋)]。 精制流程如下(淡鹽水和溶液A來自電解池)： ①鹽泥a除泥沙外，還含有的物質(zhì)是________。 ②過程Ⅰ中將NH轉(zhuǎn)化為N2的離子方程式是 _________________________________________________________________ ________________________________________________________________。 ③BaSO4的溶解度比BaCO3的小。過程Ⅱ中除去的離子有________。 ④經(jīng)過程Ⅲ處理，要求鹽水c中剩余Na2SO3的含量小于5 mgL－1。若鹽水b中NaClO的含量是7.45 mgL－1，則處理10 m3鹽水b，至多添加10% Na2SO3溶液________kg(溶液體積變化忽略不計)。 【解析】　根據(jù)鈉離子的移動方向可知左邊為陽極室，右邊為陰極室，陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣和氫氧化鈉，溶液A為氫氧化鈉溶液。堿性條件下鎂離子形成氫氧化鎂沉淀，故鹽泥a中還含有Mg(OH)2；堿性條件下，具有氧化性的氯氣將銨根離子氧化成氮氣，氯氣轉(zhuǎn)化為氯離子，離子方程式為2NH＋3Cl2＋8OH－===N2＋6Cl－＋8H2O；硫酸鋇的溶度積小于碳酸鋇，在鹽水a(chǎn)中加入碳酸鋇，將有硫酸鋇沉淀生成，從而除去SO，同時引入了CO，CO與Ca2＋結(jié)合生成碳酸鈣沉淀，從而除去鈣離子；10 m3鹽水b中次氯酸鈉的物質(zhì)的量為＝1(mol)，由電子守恒知，其完全反應(yīng)消耗亞硫酸鈉1 mol，鹽水c中剩余亞硫酸鈉的含量小于5 mgL－1，則有：1 mol126 gmol－1＋5 10－3 gL－110103 L＝10%m，m＝1 760 g＝1.76 kg。 【答案】　(1)NaOH (2)2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－ (3)Cl2與水反應(yīng)：Cl2＋H2OHCl＋HClO，增大HCl的濃度使平衡逆向移動，減少Cl2在水中的溶解，有利于Cl2的逸出 (4)①Mg(OH)2?、?NH＋3Cl2＋8OH－===N2＋6Cl－＋8H2O　③SO、Ca2＋?、?.76 16．(10分)工業(yè)上可用食鹽和石灰石為主要原料，經(jīng)不同的方法生產(chǎn)純堿。請回答下列問題： (1)呂布蘭法是以食鹽、石灰石、濃硫酸、焦炭為原料，在高溫下進行煅燒，再浸取，結(jié)晶而制得純堿。 ①食鹽和濃硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________________ ________________________________________________________________。 ②硫酸鈉和焦炭、石灰石反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________(已知產(chǎn)物之一為CaS)。 (2)氨堿法的工藝如圖所示，得到的碳酸氫鈉經(jīng)煅燒生成純堿。 ①圖中的中間產(chǎn)物C是______，D是________。(寫化學(xué)式) ②裝置乙中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________________ _________________________________________________________________ ________________________________________________________________。 (3)聯(lián)合制堿法是對氨堿法的改進，其優(yōu)點是___________________________ _________________________________________________________________ _________________________________________________________________ _______________________________________________________________。 (4)有人認為碳酸氫鉀與碳酸氫鈉的化學(xué)性質(zhì)相似，故也可用氨堿法以氯化鉀和石灰石為原料制碳酸鉀。請結(jié)合下圖的溶解度(S)隨溫度變化曲線，分析說明是否可行？_________________________________________________________ ________________________________________________________________。 【解析】　(1)是考查工業(yè)生產(chǎn)中的基本原理；(2)是生產(chǎn)過程中工藝的考查，在細讀生產(chǎn)工藝圖中各物質(zhì)的變化后，可得出；(3)考查對教材知識的掌握情況；(4)分析圖可看出NaHCO3與新信息KHCO3在溶解度曲線中的差別，可推測溶解度的差別是判斷的依據(jù)。 【答案】　(1)①2NaCl＋H2SO4(濃)Na2SO4＋2HCl↑ ②Na2SO4＋4C＋CaCO3CaS＋Na2CO3＋4CO↑ (或Na2SO4＋2C＋CaCO3CaS＋Na2CO3＋2CO2↑) (2)①Ca(OH)2　NH3?、贜H3＋CO2＋NaCl＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl (3)保留了氨堿法的優(yōu)點，使食鹽的利用率提高到96%；NH4Cl可做氮肥；可與合成氨廠聯(lián)合，原料氣氨氣和二氧化碳都由氨廠提供，減少CaCO3制CO2這一工序，降低了能耗與污染 (4)不可行，因為碳酸氫鉀溶解度較大，且在常溫下與氯化鉀的溶解度差別小，在氨鹽水碳酸化時無法大量析出