2022年高二化学选修2寒假学业分层测评：06化学与资源开发利用 Word版含解析

学业分层测评(六)

(建议用时：45分钟)

[学业达标]

1．海水是一个巨大的化学资源宝库，下列有关海水综合利用的说法正确的是(　　)

A．海水中含有钾元素，只需经过物理变化就可以得到钾单质

B．海水蒸发制海盐的过程中只发生了化学变化

C．从海水中可以得到NaCl，电解熔融NaCl可制备Cl2

D．利用潮汐发电是将化学能转化为电能

【解析】　海水中钾元素以K＋形式存在，生成钾单质必定发生氧化还原反应，所以发生了化学反应，故A错。蒸发制海盐的过程主要是发生了物理变化，故B错。潮汐发电是将动能转化为电能，D错。

【答案】　C

2．离子交换膜法制烧碱示意图如下图所示，有关说法正确的是(　　)

A．a口进水

B．b口进精制饱和食盐水

C．c口出的是Cl－，是由b口进入的

D．d口出的是H2

【解析】　a口进入的是精制饱和NaCl溶液；b口所进是含少量NaOH的水；c口出的是淡盐水；d口出的是H2。

【答案】　D

3．氯碱工业中关于电极材料的选用，下列说法合理的是(　　)

A．两极可用任意可导电固体材料

B．阳极必须用惰性电极   

C．阴极必须用惰性电极

D．石墨阳极比金属阳极更节电

【解析】　阳极发生氧化反应，反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，故阳极需要惰性电极，阴极则不必。惰性金属阳极比石墨阳极在耐腐蚀性、节能等方面性能更好。

【答案】　B

4．NaCl是一种化工原料，可以制备一系列物质(如图)。下列说法正确的是

(　　)

A．25 ℃，NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3的大

B．石灰乳与Cl2的反应中，Cl2既是氧化剂，又是还原剂

C．常温下干燥的Cl2能用钢瓶贮运，所以Cl2不与铁反应

D．如图所示的转化反应都是氧化还原反应

【解析】　A错，因为相同温度时，碳酸氢钠的溶解度比碳酸钠小；B对，因为该反应属于氯元素的歧化反应，其化合价既有升高又有降低；C错，Cl2与Fe在加热或点燃条件下反应；D错，因为生成苏打、小苏打的两个反应都不是氧化还原反应。

【答案】　B

5．下列关于离子交换膜电解槽电解饱和食盐水的叙述不正确的是(　　)

A．精制饱和食盐水注入阳极室

B．Cl－和Na＋透过阳离子交换膜进入阳极室

C．阴极区溶液使酚酞溶液呈红色

D．阳极产生使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝的气体

【解析】　明确离子交换膜的功能是只允许阳离子通过而不允许阴离子通过，因此Cl－不能透过阳离子交换膜。A正确，B不正确。

【答案】　B

6．某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是(　　)

A．a为正极，b为负极；NaClO和NaCl

B．a为负极，b为正极；NaClO和NaCl

C．a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl

D．a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl

【解析】　为了确保氯气被充分吸收，应该使氯气在下端产生：2Cl－－2e－===Cl2↑(阳极反应)，所以b为电源的正极。Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，则消毒液的主要成分为NaCl、NaClO。

【答案】　B

7．电解饱和食盐水时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(　　)

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】　D

8．关于氯碱工业，下列叙述不正确的是(　　)

A．离子膜法对食盐水质量要求严格，所用盐水必须经二次精制

B．若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色

C．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性

D．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈红色

【解析】　氯碱工业的反应原理为2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈碱性。

【答案】　C

9．如图所示，电解含有少量酚酞的饱和食盐水。下列有关说法正确的是

(　　)

A．C1为阳极，电解时，该极附近溶液先变红色

B．C2为正极，电解时，该极上Cl－被还原为氯气

C．电解时若两极产生的物质在溶液中发生作用，整个电解反应为NaCl＋H2ONaClO＋H2↑

D．电解时，电流从电源负极经导线至C1经电解质溶液至C2经导线至电源正极

【解析】　C1电极与电源负极相连，为电解池阴极，C2为阳极，Cl－在该电极上被氧化，A、B两选项均错。D项，电流从电源正极流出。C项，将反应2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O加和整理得NaCl＋H2ONaClO＋H2↑。

【答案】　C

10．向NaBr、NaI、Na2SO3混合液中通入一定量氯气后，将溶液蒸干并灼烧，得到固体剩余物的组成可能是(　　)

A．NaCl、Na2SO4

B．NaCl、NaBr、Na2SO4、I2

C．NaCl、Na2SO4、I2

D．NaCl、NaI、Na2SO4

【解析】　NaBr、NaI与氯气反应，因蒸干并灼烧溴挥发、碘升华，故B、C错；氯气与Na2SO3反应生成NaCl和Na2SO4，故A正确；因为还原性SO>I－>Br－，故D错误。

【答案】　A

11．用U形管、石墨电极、低碳钢电极、铅蓄电池和导线等组装电解槽，电解饱和食盐水(电解是成功的)。回答下列问题：

(1)石墨电极上的气态产物是________，低碳钢电极上的气态产物是________。

(2)NaOH生成于________(填“阳极区”或“阴极区”)。请对你的判断作出简要的解释：_____________________________________________。

(3)如果将铅蓄电池的正、负极对调后再连接，电解的化学方程式是

____________________________________________________。

【解析】　(1)在电解池中，石墨是惰性电极，它用作电解池的阳极，接电源的正极，低碳钢是活性电极，它用作电解池的阴极，接电源的负极。电解装置如下图所示。

饱和食盐水

饱和NaCl溶液中有Na＋和H＋两种阳离子，H＋放电能力较强；有OH－和Cl－两种阴离子，Cl－放电能力较强。电极反应式如下：

石墨电极(阳极)：2Cl－－2e－===Cl2↑

低碳钢电极(阴极)：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－或2H＋＋2e－===H2↑

(2)在电解的过程中，阴极区生成OH－，溶液里的Na＋受电场力的作用移向阴极区，在阴极区生成了NaOH。

(3)将铅蓄电池的正、负极对调后再连接，石墨电极(惰性电极)变成了阴极，低碳钢电极(活性电极)变成了阳极，电极反应如下：

石墨电极(阴极)：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－

低碳钢电极(阳极)：Fe－2e－===Fe2＋

电解总化学反应方程式：Fe＋2H2OFe(OH)2＋H2↑

【答案】　(1)Cl2(或氯气)　H2(或氢气)

(2)阴极区　OH－在阴极区生成，溶液里的Na＋受电场力的作用移向阴极区，OH－与Na＋在阴极形成了NaOH

(3)Fe＋2H2OFe(OH)2＋H2↑

12．电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：

若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞溶液，则

(1)电解池中X极上的电极反应式为

____________________________________________________

____________________________________________________。

在X极附近观察到的现象是

____________________________________________________。

(2)Y电极上的电极反应式为

____________________________________________________，

检验该电极反应产物的方法是

____________________________________________________

____________________________________________________。

【解析】　用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑；阴极反应：2H＋＋2e－===H2↑。与电源正极相连的为阳极，反之为阴极。所以X为阴极，Y为阳极。X极在反应过程中消耗了H2O电离出的H＋，溶液呈碱性，加入酚酞溶液变成红色；Y极产生Cl2，能使湿润的淀粉碘化钾试纸变成蓝色。

【答案】　(1)2H＋＋2e－===H2↑　产生气泡，溶液变红

(2)2Cl－－2e－===Cl2↑　把湿润的淀粉碘化钾试纸放在Y电极出口附近，试纸变蓝色

13．氢氧化钠是一种用途广泛的化工原料，我国氯碱工业的设备多采用离子交换膜电解槽。

(1)写出电解饱和NaCl溶液的电极反应式和总反应方程式：

阳极：____________________________________________________；

阴极：____________________________________________________；

总反应式：____________________________________________________。

(2)离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室，其作用是

____________________________________________________

____________________________________________________。

(3)为使电解NaCl溶液的速率加快，下列措施不可行的是________(填字母)。

A．增大电极面积

B．升高饱和NaCl溶液的温度

C．加大阴极与阳极间的距离

D．提高电解时的电源电压

(4)如果将某离子交换膜电解槽　①电解时的电压增大到原来的2倍　②电解时的电流强度增大到原来的2倍　③电解时温度从30 ℃提高到60 ℃。则电解速率一定会达到原来2倍的是________(填序号)。

【解析】　电解时H＋、Cl－分别在阴、阳两极上得失电子，产生H2和Cl2。阳极材料必须选择不易被Cl2腐蚀的材料。增大电极面积、升高电解液温度、增大电源电压都有利于电解速率的加快。当电解时电压增大到原来的2倍，电解池的电阻可能发生变化，电解时的电流强度不一定增大到原来的2倍；电解时温度从30 ℃提高到60 ℃，电解池的内阻会有所降低，但并不一定恰好降低为原来的一半；当电解时的电流强度增大到原来的2倍，单位时间内流过电路的电量恰好为原来的2倍，发生反应的物质的量也恰好为原来的2倍，即反应速率为原来的2倍。

【答案】　(1)2Cl－－2e－===Cl2↑　2H＋＋2e－===H2↑　2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑

(2)能防止H2、Cl2混合发生爆炸，又能避免Cl2与NaOH反应　(3)C　(4)②

14．海水占地球总储水量的97.2%。若把海水淡化和化工生产结合起来，既可以解决淡水资源缺乏的问题，又可以充分利用海洋资源。

(1)目前，以下“技术”中，可用于“海水淡化”的是________(填序号)。

①蒸馏法　②膜分离法(电渗析、反渗透)　③冷冻法

④离子交换法

(2)海水晒盐利用的化学原理是____________；分离食盐晶体后的母液中含有KCl、MgCl2，经过分离、提纯后，可用于________________________。

(3)工业上利用电解饱和食盐水可制得重要化工产品，反应的离子方程式为____________________；电解所用的食盐水需要精制，其原因是____________；精制时所用试剂：BaCl2溶液、NaOH溶液、Na2CO3溶液，加入试剂时，Na2CO3溶液必须在加入____________________________________________________

之后加入。

(4)近年来有人提出了一种利用氯碱工业产品及氯化钠循环治理含二氧化硫的废气同时回收二氧化硫的方法，该方法的流程如下：

写出反应②④的化学方程式：

____________________________________________________、

____________________________________________________。

【解析】　(1)所列出的“技术”均可用于海水淡化。

(2)利用海水晒盐的化学原理是蒸发、结晶；分离食盐晶体后的母液中含有KCl、MgCl2，经过分离、提纯后，可用于工业上冶炼金属钾和镁。

(3)工业上电解饱和食盐水的离子方程式为：

2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2↑＋H2↑；粗盐中含有泥沙、Ca2＋、Mg2＋及SO等杂质，杂质离子在碱性溶液中会形成沉淀，损坏离子交换膜，故电解所用的食盐水需要精制；精制时加入Na2CO3的目的是除去Ca2＋和过量的Ba2＋，故Na2CO3溶液必须在加入BaCl2溶液之后加入。

(4)根据流程图可知，反应②NaOH＋SO2===NaHSO3，反应④NaHSO3＋HCl===NaCl＋H2O＋SO2↑。

【答案】　(1)①②③④　(2)蒸发、结晶　工业上冶炼金属钾和镁

(3)2Cl－＋2H2O2OH－＋Cl2↑＋H2↑　粗盐中含有泥沙、Ca2＋、Mg2＋及SO等杂质，杂质离子在碱性溶液中会形成沉淀，损坏离子交换膜　BaCl2溶液

(4)NaOH＋SO2===NaHSO3

NaHSO3＋HCl===NaCl＋H2O＋SO2↑