氯气的生产原理
(时间：45分钟 满分：100分)
一、选择题(本题包括7个小题，每小题7分，共49分)
1．许多国家十分重视海水资源的综合利用，不需要化学变化就能够从海水中获得的物质是
( ) A ．氯、溴、碘 C ．烧碱、氢气 B ．钠、镁、铝 D ．食盐、淡水
2．将0.2 mol MnO2和50 mL 12 mol·L －1盐酸混合后加热，反应完全后向留下的溶液中加入足量AgNO 3溶液，生成AgCl 沉淀的物质的量为(不考虑盐酸挥发)
A ．等于0.3 mol
B ．大于0.3 mol
C ．大于0.3 mol，小于0.6 mol
D ．等于0.6 mol
3．下图装置可以用来发生、洗涤、干燥、收集(不考虑尾气处理) 气体．该装置可用于(
) ( )
A ．锌和盐酸反应生成氢气
B ．二氧化锰和浓盐酸反应生成氯气
C ．碳酸钙和盐酸反应生成二氧化碳
D ．氧化钠和浓硫酸反应生成氯化氢
4．下列有关说法错误的是 ( )
A ．“氯碱工业”是用直流电对精制饱和氯化钠溶液电解
B ．根据氯碱工业的原理，若电解氯化钾溶液反应为：2KCl ＋2H 2O=====2KOH ＋Cl 2↑＋H 2↑
C ．阳离子交换膜的使用，极大地提高了氯碱工业的生产效率和产品纯度
D ．地球上的海水可以供人们使用，因此节约用水是没有意义的
5．[双选题]根据氯气的物理性质，有人设计了如图所示的装置收集氯气，
下列说法中正确的是 ( ) 通电
A ．排空气法收集氯气：A 进气，B 出气
B ．排空气法收集氯气：B 进气，A 出气
C ．排饱和食盐水法收集氯气：A 进气，B 出液
D ．排饱和食盐水法收集氯气：B 进气，A 出液
6．实验室制氯气时有如下操作，操作顺序正确的是 ( ) ①连接好装置，检查气密性；②缓缓加热；③在烧瓶中加入少量的MnO 2，向分液漏斗中加入浓盐酸；④通过分液漏斗慢慢向烧瓶中注入浓盐酸；⑤将多余氯气用浓NaOH 溶液吸收；⑥当有连续气泡出现时，开始用向上排空气法收集氯气．
A ．①②③④⑤⑥
C ．①④③②⑥⑤ B ．③④②①⑥⑤ D ．①③④②⑥⑤
7．已知KMnO 4与浓盐酸在常温下反应生成Cl 2. 若用图所示的实验装置来制备纯净、干燥的Cl 2，并试验它与金属的反应．每个虚线框表示一个单元装置，其中有错误的是(
)
A ．①和②处
C ．②和③处 B ．②处 D ．②、③、④处
二、非选择题(本题包括4小题，共51分)
8．(9分) 某校化学兴趣小组用浓盐酸与二氧化锰的加热反应来制取并收集氯气，装置如图所示：
(1)写出该反应的化学方程式_______________________________________________．
(2)实验开始前，某学生对装置进行了气密性检查．方法是：连接好装置后，用弹簧夹夹住________(填“A”或“B”) 处橡皮管；向分液漏斗中加水并打开活塞，当加到一定量时，停止加水，静置观察．当观察到分液漏斗中____________________时，表明该装置不漏气．
(3)兴趣小组的某些同学准备在烧杯中加入下列溶液中的一种来吸收残余氯气，你认为其中错误的是(填序号)____________．
A ．氢氧化钠溶液
C ．浓硫酸 B ．浓碳酸钠溶液 D ．KOH 溶液
9．(10分) 某实验兴趣小组利用如图所示装置进行电解饱和食盐水并检验其生成产物的实验，当图中开关K 闭合片刻后，试填空：
(1)电解饱和食盐水的化学方程式为_________________________________________．
(2)a为电源的________极(填“正”或“负”) ；D 中收集的气体是________．
(3)C试管盛放____________________溶液．溶液中A 电极附近的现象为
________________________________________________________________________， ________________________________________________________________________.
10．(14分) 下图表示在没有通风橱时制取纯净的氯气时设计的装置图，图中A 、B 是可控制的弹簧铁夹．
(1)烧杯中盛放的液体是__________________________，其作用是____________
____________________，水槽中盛放的液体是____________．
(2)简述操作过程：(从氯气已经产生开始) 在收集氯气之前，应__________________；当氯气纯度合乎要求时，应____________，当氯气收集完毕时，应______________．(填如何控制A 、B)
(3)若要制得标准状况下的Cl 2 0.672 L，理论上需要MnO 2的质量是多少？
11．(18分) 氯碱厂电解饱和食盐水溶液制取NaOH 的工艺流程示意图如图所示：
依据图示，完成下列填空．
(1)在电解过程中，与电源正极相连的电极上发生反应生成的气体是________，与电源负极相连的电极附近溶液的pH________(选填“不变”“升高”或“降低”) ．
(2)工业食盐含Ca 2＋、Mg 2＋等杂质，精制过程发生反应的离子方程式为
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.
－2－(3)如果粗盐中SO 24含量较高，必须添加钡试剂除去SO 4离子，该钡试剂可以是
________．
A ．Ba(OH)2 B ．Ba(NO3) 2 C ．BaCl 2
(4)为了有效地除去Ca 、Mg 、SO 4离子，加入试剂的合理顺序为________．
A ．先加入NaOH ，后加入Na 2CO 3，再加入钡试剂
B ．先加入NaOH ，后加入钡试剂，再加入Na 2CO 3
C ．先加入钡试剂，后加入NaOH ，再加入Na 2CO 3
(5)脱盐工序中利用NaOH 和NaCl 在溶解度上的差异，通过________、冷却、________(填写操作名称) 除去NaCl.
(6)精制后的食盐水通电电解的化学方程式为________________________________ ________________________________________________________________________. 详解答案：
1．选D 海水中存在食盐和水，获得它们不需化学变化．
2．选C 盐酸中HCl 有0.6 mol，由化学方程式MnO 2＋4HCl(浓)=====MnCl 2＋Cl 2↑＋2H 2O 可知，需要MnO 2 0.15 mol，所以MnO 2过量．但实际上随着反应的进行，盐酸的浓度会降低，最终成为稀盐酸，就不能与MnO 2反应了．也就是生成氯气所消耗的HCl 少于0.3 mol ，溶液中的氯离子就大于0.3 mol，产生的沉淀也应大于0.3 mol而小于0.6 mol.
3．选A 在收集中因为是向下排空气法，所以应该收集比空气轻的气体．所以本题只有A 正确．
4．选D 由于海水中含有较多的盐类，因此不能作为生活用水，人类和很多其他生物的生长都需要淡水，而地球上的淡水资源很有限，而且能利用的淡水还有不少已被污染，因此节约用水对人类和其他生物的生存有非常重要的意义．故选D.
5．选AD 氯气的密度比空气大，排空气法收集氯气时A 正确，B 错误，氯气在饱和食盐水中的溶解度较小，用排饱和食盐水的方法收集氯气时C 错误，D 正确．
6．选D 解答本题要对实验操作进行体会分析，要注意实验设计中每步操作的作用和要达到的目的．一般实验步骤为：先连接好装置，再检查装置的气密性，然后装药品，最后开始实验． △2＋2＋2－
7．选D ②中的NaOH 溶液与Cl 2反应，Cl 2被吸收不能与金属反应；③瓶的内部左边的导气管过短，右边的导气管过长，这样Cl 2不能通过该瓶；④中试管中只有进气管没有出气管，Cl 2不能进入试管，还缺少加热装置(答酒精灯) ．
8．解析：装置气密性检查，先将B 处橡皮管夹住，向分液漏斗中加水，装置内将形成一段封闭的气体，根据气体压强的原理可知，如果装置不漏气，将观察到分液漏斗中液面在较长一段时间内不再变化．(3)问中浓硫酸不与氯气反应，可起到干燥氯气的作用．其他三种溶液均可与氯气反应，它们都可用来吸收氯气．
答案：(1)4HCl(浓) ＋MnO 2=====MnCl 2＋Cl 2↑＋2H 2O
(2)B 液面较长一段时间内不再变化 (3)C
9．解析：由装置图可知，D 中收集的气体为H 2，a 为电源的负极，为检验电解产物Cl 2，C 试管应盛放淀粉KI 试液(或淀粉NaI 试液) ．
答案：(1)2NaCl＋2H 2O=====2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑
(2)负 氢气
(3)淀粉碘化钾试液(或淀粉碘化钠溶液等其他合理答案均可) 有气泡产生、溶液由无色变为红色
10．解析：氯气是一种酸性气体应用碱性溶液吸收，通常用NaOH 溶液；氯气在水中的溶解度比在饱和食盐水中大，因此氯气不能用排水法但可用排饱和食盐水的方法收集．开始时Cl 2不纯，不能收集，开B 关A ；开始收集时，开A 关B ；收集完毕，开B 关A ，防止氯气逸散到空气中污染空气．计算MnO 2的质量利用化学方程式即可．
答案：(1)NaOH溶液 吸收多余的氯气，防止空气污染 饱和食盐水 (2)先关闭A ，再打开B 打开A ，再关闭B 打开B ，关闭A (3)2.61 g
11．解析：(1)电解食盐水时，与电源正极相连的电极发生的反应生成Cl 2，与电源负极相连的电极发生的反应生成H 2，消耗了H ＋，即产生OH －，所以溶液的pH 升高．
－(2)精制过程中，加入Na 2CO 3除去Ca 2＋(Ca2＋＋CO 2加入NaOH 除去Mg 23===CaCO3↓) ；
＋△通电[Mg2＋＋2OH －===Mg(OH)2↓]，由于Mg(OH)2的溶解度小于MgCO 3的溶解度，所以Mg 2＋
－与OH 、CO 3混合时，主要生成Mg(OH)2沉淀．
－2＋－(3)除去SO 24应选择Ba ，如加入Ba(NO3) 2溶液会引入杂质NO 3，而加入BaCl 2或2－
Ba(OH)2均不会增加新的杂质．
－(4)除杂质时加入Ba 2＋和OH －无先后之分，但Na 2CO 3一定在BaCl 2之后加入，因为CO 23
还能除去多余的Ba .
(5)脱盐工序的目的是分离NaOH 和NaCl ，由于NaCl 溶解度随温度变化小，因而NaCl 首先析出，其操作过程是蒸发、冷却、结晶，经过滤得到NaCl 晶体．
(6)2NaCl＋2H 2O=====2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑.
－答案：(1)Cl2 升高 (2)Ca2＋＋CO 2Mg 2＋＋2OH －===Mg(OH)2↓ (3)AC 3===CaCO3↓，2＋通电
(4)BC (5)蒸发 过滤
(6)2NaCl＋2H 2O=====2NaOH ＋H 2↑＋Cl 2↑
通电