工业上通过电解饱和氯化钠溶液的方法获得氢氧化钠和氯气，图为某实验小组自制的电解饱和食盐水的...

高二化学解答题中等难度题查看答案及解析

（9分）工业上通过电解饱和氯化钠溶液的方法获得氢氧化钠和氯气，图为某实验小组自制的电解饱和食盐水的简易装置，

（1）写出电解饱和氯化钠溶液时，总离子反应方程式：_______________________。

（2）下列有关说法正确的是

A．电解一段时间后，往蛋壳内溶液中滴加几滴紫色石蕊试液，先变红后又褪色

B．蛋壳表面缠绕铁丝发生氧化反应

C．为增强导电性，可将石墨棒换成铜电极

D．蛋壳可阻止生成的氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触

（3）电解200 mL 0.5 mol/L的NaCl溶液，在标准状况下，阴极收集到2.24 L气体时，阳极产生的气体为________L，常温下，若将电解后的溶液稀释至1 L，则溶液的pH约为________；若将阳极生成的气体通入电解后的溶液中，反应的离子方程式为，充分反应后，则所得溶液中阴离子的浓度由大到小依次是__________________。

（4）若将电解后阳极所产生的气体全部通入1 mol/L 500 mL Na₂SO₃的溶液中，使之充分反应（假设溶液的体积变化忽略不计），则所得溶液中SO₄^2-的物质的量浓度最多为________ mol/L。

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下图是工业电解饱和食盐水的装置示意图，下列有关说法不正确的是

A．装置中的离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过

B．装置中出口①处的物质是氢气，出口②处的物质是氯气

C．除去杂质后的氢氧化钠溶液从出口B处导出

D．转移电子0.8 mol时产生氢气8.96 L(标准状态)

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氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱，以及生产ClO2 和氯的含氧酸盐（NaClO、NaClO3）等系列化工产品。　

（1）写出氯碱工业中电解饱和食盐水的离子方程式：________________；某学习小组为了测定电解后所得溶液NaOH的浓度，设计了如下实验操作步骤：

①取电解后的溶液10.00mL，加水稀释至100mL；

②量取20.00mL于洁净的锥形瓶，滴加2～3滴酚酞试剂；

③用浓度为0.1010mo/L的标准HCl滴定至终点并记录滴定管的读数为25.00mL

请回答有关问题

①步骤①可能用到的仪器除移液管外，还有_______________

②滴定终点的现象是____________，此溶液中c(Na+)______c(Cl-)(填“＜”、“＞”或“＝”)

③下列操作可能导致所得浓度偏大的是______________

a. 锥形瓶用待测溶液润洗　　　　　　　　　 b.碱式滴定管用待测液润洗

c. 滴定管滴定前有气泡，滴定后无气泡　 d. 滴定终点俯视读数

④该实验设计存在的明显不足的是____________

（2）已知：H2SO3的Ka1＝1.54×10–2，Ka2＝1.02×10–7；HClO的Ka＝2.95×10–8

①室温下，0.1 mol·L–1 NaClO溶液的pH_____ 0.1 mol·L–1 Na2SO3溶液的pH。（填“大于”、“小于”或“等于”）

②写出一种可以证明NaHSO3溶液中HSO3–的电离程度大于HSO3–水解程度的方法：_____

（3）二氧化氯（ClO2，黄绿色易溶于水的气体）是高效、低毒的消毒剂，实验室用NH4Cl、盐酸、NaClO2（亚氯酸钠）为原料，通过以下过程制备ClO2：

电解时发生反应的化学方程式为_______________________，溶液X的溶质主要是__________

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氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱，以及生产ClO2 和氯的含氧酸盐（NaClO、NaClO3）等系列化工产品。

（1）写出氯碱工业中电解饱和食盐水的离子方程式：_______________。

（2）①室温下，0.1 mol·L–1 NaClO溶液的pH　 　　　 0.1 mol·L–1 Na2SO3溶液的pH。（填“大于”、“小于”或“等于”）

已知：H2SO3的Ka1＝1.54×10–2，Ka2＝1.02×10–7；HClO的Ka＝2.95×10–8

②写出一种可以证明NaHSO3溶液中HSO3–的电离程度大于HSO3–水解程度的方法：______________

（3）常温下，饱和氯水中，存在反应Cl2＋H2O HCl＋HClO。下列有关叙述正确的是_________（填字母）。

A．饱和氯水中只存在HClO的电离平衡

B．饱和氯水中：[H＋]＝[Cl–]＋[ClO–]＋[OH–]

C．往饱和氯水中加水，HClO 的电离程度减小

D．用氯气处理饮用水时，在夏季的杀菌效果比在冬季好

（4）氯气含量检测仪中，原电池工作原理示意图如图：则Cl2在Pt电极放电的电极反应为____________。

（5）工业上用NaClO3氧化酸性FeCl2废液，通过控制条件，使Fe3+水解产物聚合，形成可溶的多聚体，最终析出红棕色胶状沉淀Fe2O3·nH2O。其中水解形成羟桥配离子的离子方程式为：

2Fe3+＋10H2O [Fe(H2O)4 (OH)2 Fe(H2O)4]4+＋2H+ 。

欲使上述水解平衡正向移动，可采用的方法有________（填字母）。

A．加水稀释　 　 B．加热 C．加入盐酸　 D．加入NaHCO3

（6）ClO2和Cl2均能将电镀废水中的CN– 氧化为无毒的物质，自身被还原为Cl–。处理含CN–相同量的电镀废水，所需Cl2的质量是ClO2的_________ 倍。（保留三位有效数字）

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海水资源的利用具有非常广阔的前景。

（1）海水淡化的主要方法有（只写出1种即可）________。

（2）海水中丰富的氯化钠是重要的化工原料，如电解饱和食盐水可以制备多种化工产品。

①用石墨电极电解饱和食盐水时，阴极的电极反应式是

_______________________________________________________________。

②常温下，用石墨电极电解饱和食盐水，当阴极产生的气体体积为112 mL（已折算为标准状况）时停止电解，此时溶液体积为1 L，若忽略气体的溶解，最终溶液的pH约为________。

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(12分)某化学研究性小组采用如下装置(夹持和加热仪器已略去)电解饱和食盐水一段时间，并通过实验测定产物的量来判断饱和食盐水的电解率。饱和食盐水的电解率=（电解的氯化钠质量/总的氯化钠质量)×100%

甲方案：利用甲、乙装置测定饱和食盐水的电解率

（1）若饱和食盐水中滴有酚酞，则电解过程中甲装置中的实验现象：　　　　　 　　　　 。

（2）若洗气瓶a中盛放的为足量的氢氧化钠溶液，通过测定洗气瓶a在电解前后的质量变化来计算饱和食盐水的电解率，则正确的连接顺序为　　　　 连________（填A、B、C、D、E等导管口），则洗气瓶a中发生反应的离子方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　 。

乙方案：利用甲、丙装置测定饱和食盐水的电解率

（3）对于乙方案，有同学提出有两种方法都可测得饱和食盐水的电解率

Ⅰ．通过测定硬质玻璃管中氧化铜固体前后质量差来计算饱和食盐水的电解率

Ⅱ．通过测定丙装置中除硬质玻璃管外的某装置前后质量差来计算饱和食盐水的电解率

①一同学认为可以在乙方案方法Ⅱ中的装置中添加一干燥装置防止外界空气中的水蒸气的干扰，则该干燥装置应与 　　　　　　 口连接

a．A　　 　　　　 b．B　　　　　　 c．D　　　　　　 d．E

②另一同学认为乙方案的方法Ⅰ、Ⅱ测得的实验结论都不正确，你是否同意？请说明理由　 　 　 。

丙方案：只利用甲装置测定饱和食盐水的电解率。

（4）若电解150mL饱和食盐水一段时间，测得溶液的为pH为14，求饱和食盐水的电解率　　　　 （假设电解前后溶液体积不变，饱和食盐水密度约为1．33 g/mL，溶解度为33．0g）。

（5）若往该电解后所得溶液中通入二氧化碳气体2．24L(标准状况)，则所得溶液中各离子浓度大小关系为：　　　　　　　　 。

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氢氧化钠是一种用途十分广泛的化工原料。工业上主要通过电解氯化钠饱和溶液的方法获得氢氧化钠，我国的氯碱工业大多数采用离子交换膜电解槽。

(1)离子交换膜电解槽一般采用金属钛作阳极，其原因是__________________________________。

阴极一般用碳钢网制成。阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室，其作用是____________________________________。

(2)为使电解氯化钠的速率加快，下列措施可行的是__________。

a．增大阴极碳钢网的面积

b．提高饱和氯化钠溶液的温度

c．加大阴极与阳极间的距离

d．提高电解时电源电压

(3)如果将某离子交换膜电解槽的①电解时电压增大到原来的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的2倍的是________________。

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电解饱和食盐水是氯碱工业基础。

(1)写出电解饱和氯化钠溶液时的总的离子反应方程式：________________________________________。

(2)当阴极产生1molH2时，通过阳离子交换膜的Na+有_________mol；

(3)产生的氯气可用于制TiCl4，但TiO2与Cl2难以直接反应，加碳生成CO、CO2可使反应得以进行。回答：

已知：TiO2(s) +2Cl2(g)=TiCl4(g)+O2(g)　　 △H1=+175.4kJ•mol﹣1

2C(s) + O2(g)=2CO(g)　　　　　　 △H2=﹣220.9kJ•mol﹣1

①TiO2与Cl2难以直接反应的原因是__________________________________________

②加碳生成CO、CO2后得以进行原因是________________________________________________________

(4)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。

①图中Y是________ (填化学式)；

②写出燃料电池B中负极上发生的电极反应：______________________________________________

③比较图示中氢氧化钠溶液质量分数的大小：a%_______b%（填＞、＝或＜）

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氯碱工业以电解精制饱和食盐水的方法制取氯气、氢气、烧碱和氯的含氧酸盐等系列化工产品。下图是离子交换膜法电解食盐水的示意图，图中的离子交换膜只允许阳离子通过。

完成下列填空：

（1）写出电解饱和食盐水的离子方程式_________。

（2）离子交换膜的作用为：______、______。

（3）精制饱和食盐水从图中___________位置补充，氢氧化钠溶液从图中___________位置流出（选填“a”、“b”、“c”或“d”）。

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