高中化學選修四 氯堿工業(yè)

1、高中化學選修四電解原理及其應用氯堿工業(yè) 第一課時 氯堿工業(yè)反應原理和粗鹽的精制第二課時 以氯堿工業(yè)為基礎的化工生產(chǎn)第一課時 一、電解飽和食鹽水反應原理 實驗裝置如右圖： 實驗步驟： 1按裝置圖安裝好儀器。 2向U型管中注人飽和食鹽水，接通電源。 3向陰陽兩極滴加幾滴酚酞溶液，把濕潤的淀粉碘化鉀試紙分別放在陰陽兩極試管口上方。 電解池兩極上各有什么現(xiàn)象產(chǎn)生1兩極均產(chǎn)生氣體 2陰極區(qū)附近溶液出現(xiàn)紅色，有堿生成 3陽極淀粉碘化鉀試紙變藍，氣體有刺激性氣味，應是Cl2 在陰極：由于2H+2e- = H2，H+不斷被消耗，促進H2O H+OH-向右移動，破壞了水的電離平衡，c(OH-)相對的增大了，因此

2、，在陰極附近形成了氫氧化鈉溶液。 總反應離子方程式： 2Cl + 2H2O =2OH + H2 + Cl2 2NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2 + Cl2 上述裝置的缺點：1.H2和Cl2 混合不安全2.Cl2會和NaOH反應，會使得到的NaOH不純 二、離子交換膜法制燒堿 1，生產(chǎn)設備名稱：離子交換膜電解槽 陽極：金屬鈦網(wǎng)(涂鈦釕氧化物) 陰極：碳鋼網(wǎng)(有鎳涂層) 陽離子交換膜：只允許陽離子通過，把電解槽隔成陰極室和陽極室。 2離子交換膜的作用： (1)將電解槽隔成陰極室和陽極室，它只允許陽離子(Na+) 通過，而阻止陰離子（Cl、OH）和氣體通過。 (2)防止氯氣和氫氣混合

3、而引起爆炸。(3)避免氯氣與氫氧化鈉反應生成次氯酸鈉影響氫氧化鈉的產(chǎn)量。 3生產(chǎn)流程 氯堿工業(yè)的原料是飽和食鹽水，由于粗鹽中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-雜質(zhì)，會在堿性溶液中形成沉淀，損壞離子交換膜，所以必須要對粗鹽水進行凈化。如何凈化鹽水 1用什么方法除去泥沙 2用什么試劑除去Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42- 3所用試劑只有過量才能除凈這些雜質(zhì)，你能設計一個合理的順序逐一除雜 4精制食鹽水 步驟及原理如下：(所加試劑必須過量，過量試劑必須除去，步驟必須最簡單) 過濾以除去泥沙 加入稍過量的BaCl2溶液以除去SO42-：SO42- + Ba2+ = BaSO4 加

4、入稍過量的Na2CO3溶液以除去Ca2+和Ba2+：CO32- + Ca2+ = CaCO3；CO32- + Ba2+ = BaCO3 加入稍過量的NaOH溶液以除去Mg2+、Fe3+：Mg2+2OH-Mg(OH)2；Fe3+3OH-Fe(OH)3 過濾以除去上述產(chǎn)生的沉淀。這樣處理后的鹽水仍含有一些Ca2+、Mg2+等金屬離子，必須用離子交換樹脂除去。 氯堿工業(yè) 一選擇題（共18小題）1下列有關工業(yè)生產(chǎn)的敘述正確的是（） A 合成氨生產(chǎn)中將NH3液化分離，可加快正反應速率，提高N2、H2的轉化率 B 聯(lián)合制堿法是將二氧化碳和氨氣通入飽和氯化鈉溶液中，制得碳酸氫鈉，再在高溫下灼燒，轉化為碳酸鈉

5、 C 硫酸工業(yè)中，在接觸室安裝熱交換器是利用SO3轉化為H2SO4時放出的熱量 D 電解飽和食鹽水制燒堿采用離子交換膜，可防止陽極室產(chǎn)生的H2進入陰極室2飽和食鹽水中加入碳酸氫銨可制備小蘇打，濾出小蘇打后，向母液中通入氨，再冷卻、加食鹽，過濾，得到氯化銨固體下列分析錯誤的是（） A 該制備小蘇打的方程式為：NaCl+NH4HCO3NaHCO3+NH4Cl B 母液中通入的氨氣與HCO3反應：NH3+HCO3CO32+NH4+ C 加食鹽是為增大溶液中Cl的濃度 D 由題可知溫度較低時，氯化銨的溶解度比氯化鈉的大3NaCI是一種化工原料，可以制備一系 列物質(zhì)（如圖所示），下列說法正確的是（） A

6、 常溫干燥的Cl2能用鋼瓶儲存，所以Cl2不與鐵反應 B 工業(yè)上利用澄清石灰水與Cl2反應來制漂白粉 C 往NaCl溶液中先通足量氨氣后，再通入足量CO2才可能析出NaHCO3 D 電解含酚酞的NaCl溶液，由于OH往陽極移動，故陽極先變紅4下列關于工業(yè)生產(chǎn)的說法正確的是（） A 在侯氏制堿工業(yè)中，向飽和氯化鈉溶液中先通二氧化碳，后通氨氣 B 在硫酸工業(yè)、合成氨工業(yè)、硝酸工業(yè)中，皆采用循環(huán)操作提高原料利用率 C 在氯堿工業(yè)，電解槽一般用鐵網(wǎng)作電極 D 合成氨工業(yè)用天然氣造氣的方法中，與水蒸汽高溫反應優(yōu)于熱分解法5下列化學工業(yè)中，未涉及原料循環(huán)使用的是（） A 侯德榜制堿法 B 索爾維制堿法 C

7、 工業(yè)電解飽和食鹽水 D 工業(yè)煉鐵6化學與人們的生產(chǎn)、生活息息相關下列有關說法正確的是（） A 氯堿工業(yè)是利用電解原理來生產(chǎn)氯氣和純堿 B 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中可將氮肥硫酸銨與鉀肥碳酸鉀混合使用 C 區(qū)分食鹽是否加碘的方法是觀察食鹽是否略顯紫色 D 可用點燃的方法鑒別衣物是否為絲織品、毛織品7下列關于化工生產(chǎn)原理的敘述中，符合目前工業(yè)生產(chǎn)實際的是（） A 氯堿工業(yè)中，離子交換膜的作用是防止離子運動 B 硫酸、硝酸、合成氨均使用了催化劑 C 石油裂化的主要目的是得到更多的乙烯、丙烯等氣態(tài)短鏈烴 D 氯氣和氫氣混合在光照條件下生成氯化氫，用水吸收得到鹽酸8下列有關說法中正確的是（） A 自來水廠可用明礬對水

8、進行消毒殺菌 B 氯堿工業(yè)中，NaOH是在陰極室中產(chǎn)生的 C 電解法精煉銅時，粗銅接電源的負極 D 實驗室盛放Na2CO3、Na2SiO3等溶液的試劑瓶應用玻璃塞9下列化學工業(yè)原理對應不正確的是（） 化工 氯堿工業(yè) 高爐煉鐵 銅的精煉 生產(chǎn)漂白粉原理 2H2O+2NaClH2+Cl2+2NaOH 3CO+Fe2O32Fe+3CO2 陰極：Cu2eCu2+ 2Ca（OH）2+2Cl2CaCl2+Ca（ClO）2+2H2O A B C D A A B B C C D D10下列說法不正確的是（） A 使用分光光度計，可以換算得到某溶液的濃度 B 氯堿工業(yè)：用離子交換膜電解槽電解時，往陽極室注入經(jīng)過

9、精制的 NaCl溶液，往陰極室注入稀氫氧化鈉溶液（或去離子水） C “冰，水為之，而寒于水”說明相同質(zhì)量的水和冰，水的能量高 D 1fs（飛秒）=1012s（秒）11下列關于燒堿的制備、性質(zhì)及其應用的表述錯誤的是（） A 電解飽和食鹽水制燒堿的離子方程式為：2Cl+2H2O2OH+H2+Cl2 B 1807年英國科學家戴維通過電解熔融燒堿在陰極獲得金屬鈉 C 向石灰乳中加入純堿是工業(yè)上制備燒堿的方法之一 D 不慎將酸沾到皮膚上，要立即用大量水沖洗，然后涂上燒堿溶液12下列工業(yè)生產(chǎn)的說法錯誤的是（） A 氯堿工業(yè)中隔離兩電極的材料是陽離子交換膜，因此該生產(chǎn)方法又稱“陽離子交換膜法” B 生產(chǎn)普通

10、玻璃的主要原料及設備：石灰石、石英、純堿及玻璃熔爐 C 由于常壓下SO2轉化為SO3的轉化率很高，所以SO2接觸氧化時不采用高壓的反應條件 D 合成氨的反應是放熱反應，因此工業(yè)合成常采用低溫條件13氯化鈉是一種重要的生活、生產(chǎn)必需品下列表述中正確的是（） A NaCl的電子式為 B NaCl的水溶液是強電解質(zhì) 更多資料： C 23Na37Cl中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之比是8：7 D 電解熔融氯化鈉可得到氯氣和金屬鈉14下面物質(zhì)中，不是氯堿工業(yè)的直接產(chǎn)品的是（） A 碳酸鈉 B 氫氧化鈉 C 氫氣 D 氯氣15下列有關工業(yè)生產(chǎn)的敘述正確的是（） A 氯堿工業(yè)中，陽極發(fā)生的反應是：4OH4e2H2O+O2

11、 B 硫酸工業(yè)中，在接觸室安裝熱交換器是為了利用SO3轉化為H2S04時放出的熱量 C 合成氨生產(chǎn)過程中將NH3液化分離，提高N2、H2的轉化率 D 高爐中的主要反應是高溫下焦炭和鐵的氧化物直接作用煉出生鐵16下列關于工業(yè)生產(chǎn)說法正確的是（） A 氯堿工業(yè)中的陽離子交換膜阻止陽離子通過 B 在硫酸工業(yè)、合成氨工業(yè)、硝酸工業(yè)中，均必須對尾氣進行吸收處理 C 工業(yè)上均用電解熔融氧化物的方法制金屬鎂和鋁 D 在侯氏制堿工業(yè)中，向飽和氯化鈉溶液中先通氨氣，后通二氧化碳17下列關于化工生產(chǎn)原理的敘述中，均符合目前工業(yè)生產(chǎn)實際的是（） A 氯堿工業(yè)中，氫氧化鈉在電解槽的陰極區(qū)產(chǎn)生 B 氯氣和氫氣混合在光照

12、條件下生成氯化氫，用水吸收得到鹽酸 C 合成氨工業(yè)中，利用氨易液化，分離出N2、H2循環(huán)使用，總體上提高了氨的產(chǎn)率 D 二氧化硫在接觸室被氧化成三氧化硫，三氧化硫在吸收塔內(nèi)被水吸收制成濃硫酸18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96%以上 D 以上全是二填空題（共5小題）19氯堿工業(yè)是最基本的化學工業(yè)之一，離子膜電解法為目前普遍使用的生產(chǎn)方法，其生產(chǎn)流程如圖1所示：（1）該流程中可以循環(huán)的物質(zhì)是電解法制堿的主要原料是飽和食鹽水，由于粗鹽水中含有Ca2+、Mg2+、SO42等無機雜質(zhì)，所以在進入電解槽前需要進行兩次精制，寫出一次

13、精制中發(fā)生的離子方程式，若食鹽水不經(jīng)過二次精制就直接進入離子膜電解槽會產(chǎn)生什么后果（3）圖2是工業(yè)上電解飽和食鹽水的離子交換膜電解槽示意圖（陽極用金屬鈦網(wǎng)制成，陰極由碳鋼網(wǎng)制成）則B處產(chǎn)生的氣體是，E電極的名稱是電解總反應的離子方程式為（4）從陽極槽出來的淡鹽水中，往往含有少量的溶解氯，需要加入8%9%的亞硫酸鈉溶液將其徹底除去，該反應的化學方程式為（5）已知在電解槽中，每小時通過1安培的直流電可以產(chǎn)生1.492g的燒堿，某工廠用300個電解槽串聯(lián)生產(chǎn)8小時，制得32%的燒堿溶液（密度為1.342噸/m3）113m3，電解槽的電流強度1.45104A，該電解槽的電解效率為更多資料：20純堿是重

14、要的化工廠產(chǎn)品，可用來制玻璃，制皂，造紙，紡織，印染等其合成及其他綜合利用過程如下圖所示：（1）圖中制取的原料氣體是原料氣中的一種氣體源于碳氫化合物和水請寫出甲烷和水在催化劑和高溫條件下反應的方程式：工業(yè)生產(chǎn)中，設備A中發(fā)生的化學反應方程式是，母液中可提取的副產(chǎn)品是化學方程式是（3）尿素CO（NH2）2適用于各種土壤，在土壤中尿素發(fā)生水解，生成兩種氣體，其水解的化學方程式是（4）純堿的水溶液可用來洗滌油污，理由是（結合相關離子方程式解釋）（5）上述流程中，可循環(huán)使用的物質(zhì)是（6）圖中所示工業(yè)制法獲得的純堿中常含有NaCl雜質(zhì)，用下述方法可以測定樣品NaCl的質(zhì)量分數(shù)樣品W克溶液沉淀固體m克樣品

15、中NaCl質(zhì)量分數(shù)的表達式為21工業(yè)上用電解飽和NaCl溶液的方法來制取NaOH、H2和Cl2，并以它們?yōu)樵仙a(chǎn)一系列化工產(chǎn)品，稱為氯堿工業(yè)（1）氯堿廠的鹽酸車間可用氯氣、氫氣為原料進行生產(chǎn)，試寫出其化合的化學方程式氯堿工業(yè)是高耗能產(chǎn)業(yè)，一種將電解池與燃料電池相組合的新工藝可以節(jié)（電）能30%以上，其相關物料的傳輸與轉化關系如下圖所示，其中的電極未標出，所用的離子膜都只允許陽離子通過圖中X、Y分別是、，分析比較圖示中氫氧化鈉質(zhì)量分數(shù)a%與b%的大??；分別寫出燃料電池B中的電極反應，正極：； 負極：22氯堿廠電解飽和食鹽水制取NaOH的工藝流程示意圖如圖：依據(jù)如圖，完成下列填空：（1）在電解過

16、程中，與電源正極相連的電極上發(fā)生的反應為與電源負極相連的電極附近溶液c（OH） （填“不變”、“升高”或“下降”）如果粗鹽中SO42含量較高，必須添加鋇試劑除去SO42，該鋇試劑可以是（填字母）aBa（OH）2bBa（NO3）2cBaCl2（3）為有效除去Ca2+、Mg2+、SO42，加入試劑的合理順序為（填字母）a先加NaOH，后加Na2CO3，再加鋇試劑，最后加鹽酸調(diào)pH至溶液呈中性b先加NaOH，后加鋇試劑，再加Na2CO3，最后加鹽酸調(diào)pH至溶液呈中性c先加鋇試劑，后加NaOH，再加Na2CO3，最后加鹽酸調(diào)pH至溶液呈中性（4）脫鹽工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差異，通過、

17、冷卻、（填寫操作名稱）除去NaCl（5）在隔膜法電解食鹽水時，電解槽分隔為陽極區(qū)和陰極區(qū)，防止Cl2與NaOH反應；采用無隔膜電解冷的食鹽水時，Cl2與NaOH充分接觸，產(chǎn)物僅是NaClO和H2，相應的化學方程式為23化工中把電解飽和食鹽水的工業(yè)生產(chǎn)叫氯堿工業(yè)，其生產(chǎn)流程如下：（1）除去食鹽水中的Ca2+、Mg2+、SO42，應分別加入下列沉淀劑：NaOH（aq）、Na2CO3（aq）、BaCl2（aq），加入沉淀劑的順序為（填序號）；加入鹽酸的作用為如圖為實驗室電解飽和食鹽水的實驗裝置X、Y均為石墨電極，兩極周圍溶液均滴有幾滴酚酞試液電解一段時間后，X電極及附近溶液能觀察到的現(xiàn)象是；Y電極上

18、的電極反應式為，檢驗該極產(chǎn)生的氣體的方法是電解飽和食鹽水的離子方程式為；若飽和食鹽水體積為200mL，且忽略電解過程中的體積變化及氣體溶解，當兩極共收集到氣體（共兩種）44.8mL（標準狀況）時，溶液的pH=三解答題（共5小題）24侯氏制堿法的生產(chǎn)流程可表示如下，請回答下列問題：（1）沉淀池中加入（或通入）有關物質(zhì)的順序為寫出上述流程中X、Y的化學式：XY（3）寫出沉淀池中發(fā)生的化學反應方程式（4）侯氏制堿法的生產(chǎn)流程中可以循環(huán)使用的物質(zhì)主要為、（5）從沉淀池中取出沉淀的操作是，為了進一步提純NaHCO3晶體，可采用法（6）若在煅燒爐中燃燒的時間較短，NaHCO3將化解不完全現(xiàn)若取10.5g

19、NaHCO3固體，加熱一定時間后，剩余固體的質(zhì)量為7.1g，如果把此剩余固體全部加入到200mL 1mol/L的鹽酸中，充分反應后溶液中H+的物質(zhì)的量濃度為mol/L（溶液體積變化忽略不計更多資料：）251862年，比利時化學家索爾維發(fā)明了氨堿法制堿，1926年，我國化學家都創(chuàng)立了要為先進的侯德邦制堿法，也叫聯(lián)合制堿法，兩種制堿的生產(chǎn)流程可需要表示如圖1：（1）向沉淀池中通入CO2和氮氣時，應先通入氮氣的原因是；沉淀池中發(fā)生反應的化學反應方程式是；（3）氨堿法生產(chǎn)流程示意圖的Y是，從原料到產(chǎn)品，氨堿法總反應過程用化學方程式表示，可寫為；（4）聯(lián)合制堿法中從濾液中提取氯化銨晶體的過程推測，所得結

20、論正確的是（選填編號）A常溫時氯化銨的溶解度比氯化鈉小B通入氨氣能增大NH4+的濃度，使氯化銨更多析出C加入食鹽細粉能提高Na+的濃度，使NaHCO3結晶析出D通入氨氣能使NaHCO3轉化為Na2CO3，提高析出的NH4Cl純度（5）聯(lián)合劑堿法相比于氨堿法，氯化鈉利用率從70%提高到90%以上，主要是設計了循環(huán)I聯(lián)合制堿法的另一項優(yōu)點是（6）從沉淀地析出的晶體含有NaCl雜質(zhì)，某同學在測定其NaHCO3的含量時，稱取5.000g試樣，配制成100mL溶液，用標準鹽酸溶液確定（用甲基酸提示劑），測定值記錄如下：滴定次數(shù) 待測液（mL） 0.6000mol/L鹽酸溶液的體積（mL） 初讀數(shù) 終讀數(shù)

21、 第一次 20.00 1.00 21.00 第二次 20.00 如圖2 如圖2第二次滴定，從圖圖顯示消耗的鹽酸溶液體積為；該實驗測定NaHCO3含量的計算式為（NaHCO3）=26技術的發(fā)展與創(chuàng)新永無止境，我國化工專家侯德榜改革國外路布蘭、索爾維的純堿生產(chǎn)工藝，使生產(chǎn)純堿的成本明顯降低生產(chǎn)流程可簡要表示如下圖：（1）向沉淀池中要通入CO2和氨氣，應先通入（填化學式）沉淀池中發(fā)生反應的化學方程式，煅燒爐中發(fā)生反應的化學方程式是（3）向母液中通氨氣后再加入細小食鹽顆粒，冷卻析出的副產(chǎn)品是，加入細小食鹽顆粒的作用是（4）寫出路布蘭制堿法的反應原理中屬于氧化還原反應的化學方程式，該法與侯德榜制堿法相比

22、的缺點是（寫出兩點即可）（5）候氏制堿法制得的純堿中含有碳酸氫鈉雜質(zhì)現(xiàn)用沉淀法測定純堿的純度，取m1g樣品，加水溶解，再加過量的CaCl2溶液，充分反應后，過濾、洗滌、干燥后稱得沉淀的質(zhì)量為m2g則此樣品中的純度表達式為：27氯堿工業(yè)是基礎化學工業(yè)，其產(chǎn)品廣泛用于化工、冶金、造紙、紡織、石油等工業(yè)（1）電解法制堿的主要原料是飽和食鹽水，由于粗鹽水中含有Ca2+、Mg2+、SO42等雜質(zhì)，所以在進入電解槽前需要進行精制，通?？梢赃x用Na2CO3、NaOH、BaCl2作為除雜質(zhì)的試劑，則加入三種試劑的先后順序為；加入Na2CO3后所發(fā)生反應的離子方程式為；若食鹽水不經(jīng)過精制就直接進入離子膜電解槽，

23、可能出現(xiàn)的后果是如圖是工業(yè)上電解飽和食鹽水的離子交換膜電解槽示意圖（陽極用金屬鈦網(wǎng)制成，陰極用碳鋼網(wǎng)制成），則B處產(chǎn)生氣體的化學式為，C電極的名稱是，電解總反應的化學方程式為；（3）從陽極槽出來的淡鹽水往往含有少量的溶解氯，需要加入8%9%的亞硫酸氫鈉溶液將其徹底除去，該反應的離子方程式為；（4）已知在電解槽中，每小時通過1A的直流電理論上可以產(chǎn)生1.492g的燒堿，某工廠用300個電解槽串聯(lián)生產(chǎn)8小時，制得32%的燒堿溶液（密度為1.342t/m3）113m3，電解槽的電流強度為1.45104A，則該電解槽的電解效率（NaOH）=提示：=（產(chǎn)品的實際產(chǎn)量/產(chǎn)品的理論產(chǎn)量）100%28氯堿工業(yè)

24、是最基本的化學工業(yè)之一，離子膜電解法為目前普遍使用的生產(chǎn)方法，其生產(chǎn)流程如圖1所示：（1）該流程中可以循環(huán)的物質(zhì)是電解法制堿的主要原料是飽和食鹽水，由于粗鹽水中含有Ca2+、Mg2+、SO42等無機雜質(zhì)，所以在進入電解槽前需要進行兩次精制，寫出一次精制中發(fā)生的離子方程式、，若食鹽水不經(jīng)過二次精制，仍會有少量的Ca2+、Mg2+直接進入離子膜電解槽，這樣產(chǎn)生什么后果是（3）圖2是工業(yè)上電解飽和食鹽水的離子交換膜電解槽示意圖（陽極用金屬鈦網(wǎng)制成，陰極由碳鋼網(wǎng)制成）則B處產(chǎn)生的氣體是，E電極的名稱是極電解總反應的離子方程式為（4）從陽極槽出來的淡鹽水中，往往含有少量的溶解氯，需要加入8%9%的亞硫酸

25、鈉溶液將其徹底除去，該反應的化學方程式為（5）已知在電解槽中，每小時通過1安培的直流電理論上可以產(chǎn)生1.492g的燒堿，某工廠用300個電解槽串聯(lián)生產(chǎn)8小時，制得32%的燒堿溶液（密度為1.342噸/m3）113m3，電解槽的電流強度1.45104A，該電解槽的電解效率為2K：氯堿工業(yè) 參考答案一選擇題（共18小題）1B2D3C4BD5D6D7B8B9C10D11D12D13D14A15C16D17AC18D二填空題（共5小題）19氯化鈉、氫氧化鈉Ca2+CO32-=CaCO3、Mg2+2OH-=Mg（OH）2，用試劑處理后的鹽水中還含有少量Mg2+、Ca2+，堿性條件下會生成沉淀，損害離子交換膜H2陽極2Cl-+2H2OCl2+H2+2OH-Na2SO3+Cl2+H2O=Na2SO4+2HCl93.46%20N2、H2CH4+2H2OCO2+4H2或CH4+H2OCO+3H2NH3+CO2+H2O+NaCl=NH4Cl+NaHCO3NH4ClCO（NH2）2+H2O=2NH3+CO2CO32-+H2OHCO3-+OH-，溶液顯堿性，促進油脂的水解N2、H2、CO2、NaHCO3（1-）100%21H2+Cl2