【课堂新坐标，同步备课参考】2013-2014学年高中化学（鲁科版）选修2 综合检测：海水资源 工业制碱

综合检测(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．①②④
C．②③④ D．①②③④
【答案】　A
2．锅炉水垢的主要成分是(　　)
A．CaCO3、MgCO3 B．CaSO4、MgCO3
C．CaCO3、Mg(OH)2 D．CaSO4、CaCO3
【答案】　C
3．(2013·湖州高二检测)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＋、HCO，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】　C
4．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(　　)
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
5．下列反应原理在索尔维制碱法中没有使用的是(　　)
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】　B
6．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)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】　D
7．1791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＋H2SO4Na2SO4＋2HCl↑
②用焦炭还原Na2SO4制Na2S：
Na2SO4＋2CNa2S＋2CO2↑
③用硫化钠与石灰石反应制Na2CO3：
Na2S＋CaCO3Na2CO3＋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】　B
8．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Na2CO3
D．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2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，C错误；D项NaHCO3和酸、碱都能反应，D错误。
【答案】　A
9．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】　C
10．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＋H2SO4CuSO4＋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】　B
11．向下列溶液中通入CO2，一定能产生沉淀的是(　　)
A．Ca(OH)2溶液 B．CaCl2溶液
C．Na2SO4溶液 D．氨化的NaCl溶液
【解析】　A项，Ca(OH)2＋CO2(少量)===CaCO3↓＋H2O，Ca(OH)2＋2CO2(足量)===Ca(HCO3)2；B项，CaCl2溶液与CO2不反应；C项，Na2SO4溶液与CO2不反应；D项，NH3＋H2O＋NaCl＋CO2===NaHCO3↓＋NH4Cl。
【答案】　D
12．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－、SO、NO、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(　　)
A．SO和NO可能来自同一工厂
B．Cl－和NO一定在不同工厂
C．Ag＋和Na＋可能在同一工厂
D．Na＋和NO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－、SO、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NO必在甲厂中，阳离子Na＋必在乙厂中。故Ag＋、Na＋不同厂，SO、NO不同厂，Na＋、NO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＋＋2HCOCaCO3↓＋CO2↑＋H2O、Mg2＋＋2HCOMgCO3↓＋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＋＋2HCOCaCO3↓＋CO2↑＋H2O(或Mg2＋＋2HCOMgCO3↓＋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)在玻璃圆筒中盛有两种无色的互不相溶的中性液体。上层液体中插入两根石墨电极，圆筒内还放有一根下端弯成环状的玻璃搅棒，可以上下搅动液体，装置如图所示。接通电源，阳极周围的液体呈现棕色，且颜色由浅变深，阴极上有气泡生成。停止通电，取出电极，用搅棒上下剧烈搅动。静置后液体又分成两层，下层液体呈紫红色，上层液体几乎无色。根据上述实验回答：
(1)阳极上的电极反应式为_________________________。
(2)阴极上的电极反应式为_________________________。
(3)原上层液体是____________________。
(4)原下层液体是____________________。
(5)搅拌后两层液体颜色发生变化的原因是____________________。
(6)要检验上层液体中含有的金属离子，其方法是______________；
现象是__________________________。
【解析】　(1)使用惰性电极(石墨)电解溶液时，阳极上离子按照I－、Br－、Cl－、OH－顺序失电子，结合题目给出的“下层液体呈紫红色”，可知这里是I－失电子生成I2。所以阳极反应是2I－－2e－===I2。
(2)电解时，阴极发生得电子反应，溶液中能得电子变成气体的只有H＋，生成H2。所以阴极反应是2H＋＋2e－===H2↑。
(3)两种无色的互不相溶的中性溶液，一种为水溶液，一种为有机溶剂。根据对电解过程的分析，反应会产生I2，最后I2会被有机溶剂萃取。因为最后下层液体呈紫红色，所以有机溶剂密度比水大。上层的水溶液应该为含I－的盐溶液，例如KI溶液、NaI溶液等。下层液体为CCl4、CHCl3等密度比水大的有机溶剂。
(5)I2在有机溶剂中的溶解度大于在水中的溶解度，所以绝大部分I2都转移到有机溶剂中，有机溶剂显示出紫红色。
(6)可以通过焰色反应来检验。若前面填KI，则这里正确的方法是：用铂丝蘸取少量溶液放在无色火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃可观察到火焰呈紫色[其他合理答案也可。例如，若(3)中答NaI水溶液，这里答火焰呈黄色]。
【答案】　(1)2I－－2e－===I2
(2)2H＋＋2e－===H2↑
(3)KI(或NaI等)水溶液　(4)CCl4(或CHCl3等)
(5)I2在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度，所以绝大部分I2都转移到CCl4中
(6)焰色反应　透过蓝色钴玻璃观察火焰呈紫色[其他合理答案也可。例如，若(3)中答NaI水溶液，这里答火焰呈黄色]
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＋、NH、SO[c(SO)>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NH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5 mg·L－1。若盐水b中NaClO的含量是7.45 mg·L－1，则处理10 m3盐水b，至多添加10% Na2SO3溶液________kg(溶液体积变化忽略不计)。
【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2NH＋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SO，同时引入了CO，CO与Ca2＋结合生成碳酸钙沉淀，从而除去钙离子；10 m3盐水b中次氯酸钠的物质的量为＝1(mol)，由电子守恒知，其完全反应消耗亚硫酸钠1 mol，盐水c中剩余亚硫酸钠的含量小于5 mg·L－1，则有：1 mol×126 g·mol－1＋5×10－3 g·L－1×10×103 L＝10%m，m＝1 760 g＝1.76 kg。
【答案】　(1)NaOH
(2)2Cl－＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2OH－
(3)Cl2与水反应：Cl2＋H2O??HCl＋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)2　②2NH＋3Cl2＋8OH－===N2＋6Cl－＋8H2O　③SO、Ca2＋　④1.76
16．(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_________________。
(4)有人认为碳酸氢钾与碳酸氢钠的化学性质相似，故也可用氨碱法以氯化钾和石灰石为原料制碳酸钾。请结合下图的溶解度(S)随温度变化曲线，分析说明是否可行？_______________________________。
【解析】　(1)是考查工业生产中的基本原理；(2)是生产过程中工艺的考查，在细读生产工艺图中各物质的变化后，可得出；(3)考查对教材知识的掌握情况；(4)分析图可看出NaHCO3与新信息KHCO3在溶解度曲线中的差别，可推测溶解度的差别是判断的依据。
【答案】　(1)①2NaCl＋H2SO4(浓)Na2SO4＋2HCl↑
②Na2SO4＋4C＋CaCO3CaS＋Na2CO3＋4CO↑
或Na2SO4＋2C＋CaCO3CaS＋Na2CO3＋2CO2↑
(2)①Ca(OH)2　NH3　②NH3＋CO2＋NaCl＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl
(3)保留了氨碱法的优点，使食盐的利用率提高到96%；NH4Cl可做氮肥；可与合成氨厂联合，原料气氨气和二氧化碳都由氨厂提供，减少CaCO3制CO2这一工序，降低了能耗与污染
(4)不可行，因为碳酸氢钾溶解度较大，且在常温下与氯化钾的溶解度差别小，在氨盐水碳酸化时无法大量析出