【化学—选修2:化学与技术】(15分)工业上采用电解饱和食盐水的方法生产烧碱和氯气。Ⅰ.电解饱和食盐水之前,需精制食盐水。为了除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、S
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【化学—选修2:化学与技术】(15分) 工业上采用电解饱和食盐水的方法生产烧碱和氯气。 Ⅰ.电解饱和食盐水之前,需精制食盐水。为了除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、SO42-、及泥沙,可将粗盐溶于水,然后进行下列五项操作:①过滤;②加过量NaOH溶液;③加适量盐酸;④加过量Na2CO3溶液;⑤加过量BaCl2溶液。正确的操作顺序是 。A.④②①⑤③ | B.④①②⑤③ | C.②⑤④①③ | D.②④⑤①③ E.⑤②④①③ F.⑤④②①③ | Ⅱ.氯碱工业是高耗能产业,一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上。在这种工艺设计中,相关物料的传输与转化关系如图所示,其中的电极未标出,所用的离子膜都只允许阳离子通过。
⑴图中X、Y分别是_____、______(填化学式) ⑵分别写出燃料电池B中正极、负极上发生的电极反应 正极:___________ __; 负极:___________ ____; ⑶为什么必须将空气中的二氧化碳除去才能通入燃料电池? 。 ⑷分析比较图示中氢氧化钠质量分数a%、b%和c%的大小 。 |
答案
Ⅰ.CEF(3分) Ⅱ.⑴Cl2(2分)、H2(2分)⑵O2+2H2O+4e-=4OH-(2分);H2-2e-+2OH-=2H2O(2分)⑶使燃料电池导出的NaOH溶液中混有Na2CO3(2分)⑷b%>a%>c%(2分) |
解析
Ⅰ.考查离子的除杂。泥沙不溶于水过滤即可。Ca2+、Mg2+、SO42-对应的试剂分别是碳酸钠、氢氧化钠和氯化钡。由于过量的氯化钡要通过碳酸钠来除去,所以正确的答案选CEF。 Ⅱ.(1)惰性电极电解氯化钠溶液的生成物是氯气、氢气和氢氧化钠。由于B是燃料电池,所以Y是氢气,X是氯气。 (2)原电池中负极失去电子,正极得到电子,所以氢气在负极通入,氧气在正极通入。由于电解质是氢氧化钠,所以正负极的电极反应式分别是O2+2H2O+4e-=4OH-、2H2-4e-+4OH-=4H2O. (3)因为CO2能和氢氧化钠反应生成碳酸钠,使燃料电池导出的NaOH溶液中混有Na2CO3。 (4)由于离子交换膜的作用,最终得到的氢氧化钠浓度增大,即b%>a%>c%。 |
举一反三
(16分)某学生利用以下装置探究氯气与氨气之间的反应。其中A、F分别为氨气和氯气的发生装置,C为纯净干燥的氯气与氨气反应的装置。
请回答下列问题: (1)装置F中发生反应的离子方程式为 。 (2)装置A的烧瓶中可装试剂 。 (3)B装置的名称是 ;E装置的作用 。 (4)通入C装置的两根导管左边较长、右边较短,目的是 。 (5)装置C内出现浓厚的白烟并在容器内壁凝结,另一生成物是空气的主要成分之一。请写出反应的化学方程式: 。 当有a mol氯气参加反应时,转移的电子总数为b个,则伏加德罗数常数为(用含a、b的代数式表示) (6)从装置C的G处逸出的尾气中可能含有黄绿色的有毒气体,如何处理? 。 |
用已知浓度的盐酸滴定未知浓度的氢氧化钠溶液时,下列实验操作会引起测量结果偏高的是( ) ①用天平称量NaOH固体,将小烧杯放在右盘,砝码放在左盘,并移动游码,使之平衡 ②配制烧碱溶液时,将称量后的NaOH固体溶于水,立即移入容量瓶,将洗涤烧杯的液体注入容量瓶后,加蒸馏水至刻度线 ③中和滴定时,锥形瓶内有少量水 ④酸式滴定管用蒸馏水洗后,未用标准液洗 ⑤读取滴定管终点读数时,仰视刻度线 |
(10分)CO具有还原性,某化学研究小组为证明CO具有还原性,设计了如图所示的实验装置。
已知:C + H2OCO+H2 CO + H2O CO2 + H2 C + CO22CO 试回答下列问题: ①装置B中最适宜的试剂是 ,必须用装置C吸收气体中的水蒸气的理由是 ; ②根据该实验中的 现象,可证明CO具有还原性; ③若要根据装置F中石灰水变浑浊的现象准确确认CO具有还原性,则应在上图装置 与 之间(填字母标号)连接右图中的 装置(选填序号)。 |
(10分)单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常用炭在高温下还原二氧化硅制得粗硅(含铁、铝、硼、磷等杂质),粗硅与氯气反应生成四氯化硅(反应温度450~500℃),四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。以下是实验室制备四氯化硅的装置示意图。
相关信息如下: ①四氯化硅遇水极易水解; ②硼、铝、铁、磷在高温下均能与氯气直接反应生成相应的氯化物; ③有关物质的物理常数见下表:
物质
| SiCl4
| BCl3
| AlCl3
| FeCl3
| PCl5
| 沸点/℃
| 57.7
| 12.8
| —
| 315
| —
| 熔点/℃
| -70.0
| -107.2
| —
| —
| —
| 升华温度/℃
| —
| —
| 180
| 300
| 162
| 请回答下列问题: (1)写出装置A中发生反应的离子方程式 。 (2)装置A中g管的作用是 ;装置C中的试剂是 ; 装置E中的h瓶需要冷却的理由是 。 (3)装置E中h瓶收集到的粗产物可通过精馏(类似多次蒸馏)得到高纯度四氯化硅,精馏后的残留物中,除铁元素外可能还含有的杂质元素是 (填写元素符号)。 (4)为了分析残留物中铁元素的含量,先将残留物预处理,使铁元素还原成Fe2+,再用KMnO4标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定,反应的离子方程式是: 5Fe2++MnO4-+8H+5Fe3++Mn2++4H2O ①滴定前是否要滴加指示剂? (填“是”或“否”),请说明理由 。 ②某同学称取5.000g残留物后,经预处理后在容量瓶中配制成100 mL溶液,移取25.00 mL试样溶液,用1.000×10-2 mol/LKMnO4标准溶液滴定。达到滴定终点时,消耗标准溶液20.00 mL,则残留物中铁元素的质量分数是 。 |
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