高中化学沪科技版(2020)必修第一册第2章 海洋中的卤素资源海水中的氯粗盐提纯精品综合训练题
展开第1课时 粗盐提纯 电解饱和食盐水
1.下列离子在海水中含量最多的是
A.氯离子B.镁离子C.铁离子D.钙离子
【答案】A
【解析】在海水中含量最多的有阳离子Na+、K+、Ca2+、Mg2+和Sr2+五种,阴离子有Clˉ、、Brˉ、、()、Fˉ五种,所给选项中,在海水中含量最多的离子是氯离子。
答案选A。
2.下列说法不正确的是
A.海洋是一个远未完全开发的巨大化学资源宝库
B.海水中金元素的储存量很大,但它的富集程度却很低
C.从海水中可以提取铀和重水等核原料
D.海水中的溴、氟等元素均为微量元素,但仍有提取的价值
【答案】D
【详解】A.海洋中的水资源和其它化学资源具有十分巨大的开发潜力,A正确;
B.海水中金元素的总储量约为5×106 t,但1 t海水中金元素的含量仅为4.0×10-6 g,浓度较低,因此它的富集程度不高,B正确;
C.海水中含有铀及重水,因此可从海水中提取铀和重水等核原料,C正确;
D.海水中的溴、氟元素为常量元素,D错误;
故合理选项是D。
3.海水资源的开发利用具有十分巨大的潜力。下列物质通常不是通过海水资源开发利用的是
A.NaClB.碘和溴C.MgCl2D.CuSO4
【答案】D
【详解】海水中含有大量的Na+、Cl-、Br-、I-、Mg2+,所以CuSO4不是通过海水资源开发利用的,答案选D。
4.有甲、乙、丙三种溶液,进行如下操作:则甲、乙、丙三种溶液可能是( )
A.BaCl2、H2SO4、MgCl2B.BaCl2、HCl、Na2SO4
C.CaCl2、HNO3、NaClD.CaCl2、HNO3、BaCl2
【答案】B
【解析】A.向碳酸钠溶液中加入氯化钡溶液生成碳酸钡白色沉淀,再加入过量的硫酸,应该生成硫酸钡沉淀,所以不会看到沉淀溶解,A错误;
B.向碳酸钠溶液中加入氯化钡溶液生成碳酸钡白色沉淀,再加入过量的盐酸,生成氯化钡、水和二氧化碳气体,向溶液中加入硫酸钠溶液,会生成硫酸钡白色沉淀,B正确;
C.向碳酸钠溶液中加入氯化钙溶液生成碳酸钙白色沉淀,再加入过量的硝酸,该生成硝酸钙、水和二氧化碳气体,再加入氯化钠溶液没有反应,不会生成沉淀,C错误;
D.向碳酸钠溶液中加入氯化钙溶液生成碳酸钙白色沉淀,再加入过量的硝酸,该生成硝酸钙、水和二氧化碳气体,再加入氯化钡溶液没有反应,不会生成沉淀,D错误;
答案选B。
【点睛】
本题考查物质的检验和鉴别的实验设计,为高频考点,侧重于学生的分析能力和元素化合物知识的综合理解和运用的考查,注意把握相关物质的性质以及反应现象的判断。
5.天原化工厂是我国最早的民族氯碱化工企业之一、下列物质中,不是该厂生产的产品是
A.纯碱B.盐酸C.氯气D.漂白粉
【答案】A
【详解】氯碱工业中电解氯化钠溶液生成烧碱、氯气、氢气,氢气和氯气反应生成氯化氢可以制取盐酸等,氯气和石灰乳生成漂白粉;而纯碱是氯化钠、水、氨气、二氧化碳反应生产的碳酸氢钠分解得到的,不是该工厂的产品。
故选A。
6.用如图所示装置电解氯化钠溶液(X、Y是碳棒)。下列判断正确的是
A.Y电极为正极B.X电极为阳极
C.Y电极表面发生氧化反应D.X电极表面有氯气生成
【答案】C
【分析】电解氯化钠溶液,因X、Y均是碳棒,为惰性电极,根据图示装置可知,X连接电源的负极,为阴极,水会得到电子,产生氢气和氢氧根离子,Y连接电源的正极,为阳极,阳极氯离子会失去电子生成氯气,据此分析解答。
【详解】A.结合上述分析可知,Y电极连接电源的正极,为阳极,A错误;
B.X电极连接电源的负极,为阴极,B错误;
C.Y电极表面氯离子失去电子生成氯气,发生氧化反应,C正确;
D.结合上述分析可知,X电极表面产生氢气,D错误;
故选C。
7.下列关于电解饱和食盐水过程的说法正确的是
A.电解饱和食盐水的工厂要首先将食盐进行除杂
B.与电源正极相连的电极区有NaOH生成
C.与电源负极相连的电极上有氯气生成
D.电解饱和食盐水的过程中Na+的浓度减小
【答案】A
【详解】
A.电解饱和食盐水的工厂采用的是离子交换膜法,若食盐中混有Mg2+、Ca2+等杂质,在电解过程中会生成Mg(OH)2、Ca(OH)2等沉淀堵塞交换膜,所以电解前要首先将食盐进行除杂,故A正确;
B.与电源正极相连的电极为阳极,在阳极上是Cl-失去电子生成氯气,不生成NaOH,故B错误;
C.与电源负极相连的电极为阴极,在阴极是水电离产生的H+放电生成H2,故C错误;
D.Na+没有参与反应,其物质的量不变,但电解过程中消耗了水,溶液体积减小,Na+的浓度增大,故D错误;
故选A。
8.粗盐水经过滤后仍含有少量SO42-、Mg2+、Ca2+等杂质离子。为除掉这些杂质离子,常采用以下实验步骤:
①加入过量BaCl2溶液,沉淀后过滤;
②在步骤①所得滤液中加入过量NaOH溶液,沉淀后过滤;
③在步骤②所得滤液中加入过量Na2CO3溶液,沉淀后过滤;
④在步骤③所得滤液中加入适量盐酸,即可得到纯净的NaCl溶液。
请回答:
(1)步骤①中加入BaCl2溶液的目的是除去_____(填“SO42-”“Mg2+”或“Ca2+”)。
(2)步骤②中加入NaOH溶液必须过量,其目的是______。
(3)步骤③发生反应的离子方程式为______、Ba2++CO32-=BaCO3↓。
【答案】(1)SO42-
(2)保证Mg2+能完全沉淀
(3)Ca2++CO32-=CaCO3↓
【解析】(1)粗盐中含有杂质硫酸根离子,步骤①中加入BaCl2溶液的目的是除去SO42-;
(2)步骤②中加入NaOH溶液必须过量,其目的是将滤液中的Mg2+除尽;
(3)步骤①中加入BaCl2过量,进行步骤②之后,溶液中含有Ba2+、Ca2+,步骤③加入过量的碳酸钠溶液,可以将氯化钠中的杂质Ca2+及加入的过量的Ba2+除去,发生反应的离子方程式为Ca2++CO32-=CaCO3↓、Ba2++CO32-=BaCO3↓。
9.依据图,回答下列问题:
(1)在电解过程中,与电源正极相连的电极上产生的气体的颜色为 ,与电源负极相连的电极附近,溶液的碱性变化是 。
(2)如果粗盐中含量较多,必须添加钡试剂除去,该钡试剂可以是 (填字母)
A. B. C.
怎样检验精制后所得的滤液中,已除尽,请写出操作过程
(3)为有效除去,加入试剂的合理顺序为
A.先加,后加,再加钡试剂
B.先加,后加钡试剂,再加
C.先加钡试剂,后加,再加
(4)在上述工业流程中,循环使用的物质是 。
(5)某同学用惰性电极电解未精制的饱和食盐水,食盐水装在U形管内。结果很快在某一电极附近出现食盐水浑浊现象。造成浑浊的难溶物主要是______________。
A.碳酸镁B.硫酸钡C.氢氧化镁D.碳酸钡
【答案】(1)黄绿色 溶液碱性变强
(2) C 取精制后所得的滤液于试管中,加入足量盐酸酸化,再加溶液没有明显现象,证明已除尽;
(3)BC
(4)和
(5)C
【详解】(1)在电解过程中,与电源正极相连的电极为阳极,Cl-放电生成氯气,故该极上产生的气体的颜色为黄绿色;与电源负极相连的电极为阴极,电极反应为,附近溶液的碱性变强;
(2)如果粗盐中含量较多,必须添加钡试剂除去,、会引入新的杂质离子氢氧根、硝酸根。故该钡试剂可以是,避免引入新的杂质离子,故选C;取精制后所得的滤液于试管中,加入足量盐酸酸化,再加溶液没有明显现象,证明已除尽;
(3)为有效除去,并保证所加试剂的离子易于除去,碳酸钠一定要在氯化钡之后加入,可以除去过量的钡离子,的加入顺序没有特别要求;A.先加,后加,再加钡试剂,A不符合要求;B.先加,后加钡试剂,再加,B符合要求;C.先加钡试剂,后加,再加 ,C符合要求;故选BC;
(4)由图可知在上述工业流程中,循环使用的物质是和;
(5)未精制的饱和食盐水含有,阴极发生反应,镁离子会与氢氧根生成氢氧化镁沉淀,故造成浑浊的难溶物主要是氢氧化镁;
故选C。
10.下列各组物质,不需要经过化学变化就能够从海水中获得的是( )
A.氯、溴、碘 B.钠、镁、铝
C.烧碱、氢气 D.食盐、淡水
【答案】D
【解析】海水经过蒸发可得到食盐和淡水。A、B选项中,海水中存在Cl-、Br-、I-、Na+、Mg2+、Al3+,要获得它们的单质必须失去或得到电子才能实现。C中,需要电解饱和食盐水获取。
11.某工业废水中存在大量的Na+、Cl-、Cu2+、SO42-,欲除去其中的Cu2+、SO42-,设计工艺流程如图所示:
下列说法不正确的是
A.NaOH的作用是除去Cu2+
B.试剂a 为Na2CO3,试剂b为BaCl2
C.流程图中,操作x为过滤
D.试剂c为盐酸
【答案】B
【解析】加入NaOH后,废水中含有Na+、Cl-、OH-、SO42-;再加入试剂a BaCl2除去SO42-,此时废水中含有Na+、Cl-、Ba2+;再加入稍过量的试剂b Na2CO3除去Ba2+,此时废水中含有Na+、Cl-、CO32-;再加入试剂c盐酸,至不再产生气泡即可。
A、废水中,只有Cu2+可以和NaOH反应,故NaOH的作用是除去Cu2+,A正确;
B、经分析,试剂a为BaCl2,试剂b为Na2CO3,B错误;
C、流程图中,操作x为过滤,滤掉Cu(OH)2、BaSO4,C正确;
D、经分析,试剂c为盐酸,D正确;
故选B。
12.氯碱工业的基本原理就是电解饱和食盐水。下列关于实验室电解饱和食盐水的说法中错误的是
A.可以选用石墨棒作为阴、阳极材料
B.用湿润的淀粉KI试纸靠近阳极区域,试纸变蓝
C.阴极产生气体具有可燃性
D.实验结束后,将溶液搅拌,然后用pH试纸检验,溶液呈中性
【答案】D
【详解】A.电解时,阳极不能选用活泼的金属材料,可以选用石墨棒作为阴、阳极材料,A正确;
B.电解饱和食盐水时,阴极产物为NaOH和H2,阳极产物为Cl2,Cl2可以用湿润的淀粉KI试纸检验,B正确;
C.阴极产生气体为氢气,具有可燃性,故C正确;
D.电解饱和食盐水除生成H2和Cl2外,在阴极还有NaOH产生,所以电解实验结束后,搅拌溶液,溶液呈碱性,D错误;
故选D。
13.现有 NaCl、Na2SO4 和 NaNO3 的混合物,选择适当的试剂除去杂质,从而得到纯净的NaNO3 晶体,相应的实验流程如图所示。
(1)写出实验流程中下列物质的化学式:试剂 X___________,沉淀 A_________。
(2)上述实验流程中①②③步均要进行的实验操作是______________(填操作名称),该过程中玻璃棒的作用是___________。
(3)上述实验流程中加入过量 Na2CO3 溶液的目的是_____________。
(4)按此实验方案得到的溶液3中肯定含有_________________(填化学式)杂质。为了解决这个问题,可以向溶液3中加入适量的_________________(填化学式)。
【答案】(1)AgNO3 BaSO4
(2)过滤 引流
(3)使溶液中的 Ag+、Ba2+完全沉淀
(4)Na2CO3 HNO3
【解析】【分析】NaCl、Na2SO4 和 NaNO3 的混合物,得到纯净的NaNO3 晶体则要除去硫酸根离子和氯离子,先加过量的氯化钡沉淀硫酸根离子,得到沉淀A为硫酸钡,溶液1中含有氯化钠,硝酸钠和过量的氯化钡;然后在溶液1中加过量的X溶液,根据最终目标物质为硝酸钠,可知加X的目的是沉淀氯离子,则X为硝酸银,沉淀B为氯化银,溶液2中含有硝酸钠,硝酸银和硝酸钡,继续加过量的碳酸钠,将银离子和钡离子转变成沉淀除去,沉淀C为碳酸钡和碳酸银的混合物,溶液3中含有硝酸钠和过量的碳酸钠,应除去碳酸钠后进行结晶操作得到硝酸钠晶体,据此分析解答。
(1)根据以上分析试剂X是为了除去氯离子的硝酸银溶液,沉淀A为氯化钡结合硫酸根离子产生的硫酸钡,故答案为:AgNO3;BaSO4。
(2)实验流程中①②③步均要进行沉淀和溶液的分离,固液分离应采用过滤操作,过滤时要用到玻璃棒引流,故答案为:过滤;引流。
(3)溶液2中含有硝酸银和硝酸钡,加过量的碳酸钠目的是将银离子和钡离子转变成沉淀除去,故答案为:使溶液中的 Ag+、Ba2+完全沉淀。
(4)溶液3中含有硝酸钠和过量的碳酸钠,应除去碳酸钠后进行结晶操作,为不引入杂质离子应用适量的硝酸除去碳酸钠,故答案为:Na2CO3;HNO3。
【点睛】
除杂的基本原则要把握“四原则”“三必须”。
(1)“四原则”是:一不增(提纯过程中不增加新的杂质);二不减(不减少欲被提纯的物质);三易分离(被提纯物与杂质容易分离);四易复原(被提纯物质要复原)。
(2)“三必须”是:一除杂试剂必须过量;二过量试剂必须除尽(因为过量试剂带入新的杂质);三除杂途径选最佳。
14.食盐是日常生活的必需品,也是重要的化工原料,粗盐中常含有少量的 Ca2+、Mg2+、SO等杂质离子。实验室提纯 NaCl 的流程如下:
(1)下列关于食盐的说法正确的是_______。
A.现在生产的食盐大部分用于食用
B.生理盐水是 0.9%的食盐溶液
C.海水晒盐,又称为盐田法
D.加碘盐加的物质是 I2
(2)加入 A 试剂,是为了除去溶液中的 Ca2+、Mg2+、SO离子,A 代表的是多种试剂,按滴加顺序依次是 NaOH、 、 (填化学式)。操作 III 的名称是 。
(3)在粗盐提纯的实验中,不需进行的操作是 。
A.溶解 B.过滤 C.蒸馏 D.蒸发 E.分液
(4)某同学家中电动自行车的电瓶正、负极一时没法弄清,他想利用电解饱和食盐水的方法来判断,在U型管内加入饱和食盐水并在两边管中各加入 2 滴酚酞试液,接通电源,待一会儿,发现接电源 b 端处溶液显红色。
①请判断电源 a 端是 极(填“正极”、“负极”、“阴极”或“阳极”)。
②通电过程中,他还会 (填 a 或 b)端闻到刺激性气味。
③该电解反应的化学方程式为 。
【答案】(1)BC
(2) BaCl2 Na2CO3 蒸发
(3)CE
(4)正极 a 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑
【分析】粗盐中常含有少量的 Ca2+、Mg2+、SO等杂质离子,溶解后加入A试剂得到沉淀,加入 A 试剂,是为了除去溶液中的 Ca2+、Mg2+、SO离子,A 代表的是多种试剂,按滴加顺序依次是 NaOH、BaCl2、Na2CO3,加入氢氧化钠生成氢氧化钙与氢氧化镁沉淀,加入氯化钡除去硫酸根,生成硫酸钡沉淀,加入碳酸钠完全除去钙离子及过量氯化钡,加入盐酸中和过量的氢氧化钠,反应掉过量的碳酸钠,最后浓缩结晶,洗涤干燥,得到纯净氯化钠,据此分析解题。
【详解】(1)A.现代社会食盐除了用于食用外,还可以用于其它的工业生产中,比如氯碱工业等,故A错误;B.生理盐水是氯化钠质量分数为0.9%的溶液,故B正确;C.古代我国就在海滩晒盐,即海水晒盐,称为盐田法,故C正确;D.实验中不是添加的碘单质,加碘食盐中的碘实际上是食盐里添加了碘酸钾KIO3,故D错误;故选:BC。
(2)根据分析可知加入 A 试剂,是为了除去溶液中的 Ca2+、Mg2+、SO离子,A 代表的是多种试剂,按滴加顺序依次是 NaOH、BaCl2、Na2CO3;操作 III 的名称是蒸发;
(3)在粗盐提纯的实验中,需要进行溶解,过滤不溶性杂质,蒸发浓缩,不需要蒸馏和萃取,故选CE;
(4)电解饱和食盐水,阳极:2Cl--2e-=Cl2↑,阴极2H2O+2e-=2OH-+H2↑,
①b极呈红色,则b极附近有OH-,则b为负极,a 端是正极;
②通电过程中,他还会a端闻到刺激性气味,因为a为阳极生成氯气;
③该电解反应的化学方程式为2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑.
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