题目内容

4.利用食盐水制取ClO2的工业流程如图所示,装置①中的反应:NaCl+3H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$NaClO3+3H2↑;装置②中的反应:2NaClO3+4HCl$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$ClO2+Cl2↑+2NaCl+2H2O.下列关于该流程说法不正确的是(  )
A.该流程中Cl2、NaCl都可以循环利用
B.装置①中H2是阴极产物
C.装置②发生的反应中,Cl2是氧化产物,NaCl是还原产物
D.为了使H2完全转化为HCl,需要向装置③中补充Cl2

分析 A、电解食盐水得到氢气、氯气和氢氧化钠溶液,氢气和氯气反应生成氯化氢得到浓盐酸,制得NaClO3和浓盐酸加热反应生成ClO2
B、装置①是电解食盐水,溶液中氢离子在阴极得到电子生成氢气;
C、装置②发生的反应是NaClO3和浓盐酸加热反应生成氯气、氯化钠和二氧化氯,阴极元素化合价变化和氧化还原反应概念分析;
D、生成的氢气和氯气反应生成氯化氢.

解答 解:A、电解食盐水得到氢气、氯气和氢氧化钠溶液,氢气和氯气反应生成氯化氢得到浓盐酸,制得NaClO3和浓盐酸加热反应生成ClO2,2NaClO3+4HCl(浓)=2ClO2↑+Cl2↑+2H2O+2NaCl,该流程中Cl2、NaCl都可以循环利用,故A正确;
B、装置①是电解食盐水,溶液中氢离子在阴极得到电子生成氢气,是阴极产物,故B正确;
C、电解食盐水得到氯酸钠(NaClO3)和H2,NaClO3和盐酸发生歧化反应,生成NaCl、2ClO2、Cl2、H2O,化学方程式为:2NaClO3+4HCl=2NaCl+2ClO2↑+Cl2↑+2H2O,氯气是氧化产物,氯化钠中氯元素化合价不变,是盐酸氯化氢中氯元素生成,故C错误;
D、电解饱和食盐水生成的氢气,为了使H2完全转化为HCl,需要向装置③中补充Cl2,故D正确;
故选C.

点评 本题考查了海水资源的利用,二氧化氯制备的过程分析判断,主要是物质性质的理解应用,掌握基础是关键,题目难度中等.

练习册系列答案
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13.以黄铜矿精矿为原料,制取硫酸铜及金属铜的工艺如下所示:

Ⅰ.将黄铜矿精矿(主要成分为CuFeS2,含有少量CaO、MgO、Al2O3)粉碎
Ⅱ.采用如下装置进行电化学浸出实验
将精选黄铜矿粉加入电解槽阳极区,恒速搅拌,使矿粉溶解.在阴极区通入氧气,并加入少量催化剂.
Ⅲ.一段时间后,抽取阴极区溶液,向其中加入有机萃取剂(RH)发生反应:2RH(有机相)+Cu2+(水相)?R2Cu(有机相)+2H+(水相)分离出有机相,向其中加入一定浓度的硫酸,使Cu2+得以再生.
Ⅳ.电解硫酸铜溶液制得金属铜.
(1)黄铜矿粉加入阳极区与硫酸及硫酸铁主要发生以下反应:
CuFeS2+4H+=Cu2++Fe2++2H2S    
2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+
①阳极区硫酸铁的主要作用是吸收硫化氢气体,防止环境污染.
②电解过程中,阳极区Fe3+的浓度基本保持不变,原因是Fe2+在阳极放电Fe2+-e-=Fe3+,又生成Fe3+
(2)阴极区,电极上开始时有大量气泡产生,后有固体析出,一段时间后固体溶解.写出上述现象对应的反应式2H++2e-=H2↑、Cu2++2e-=Cu、2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O;.
(3)若在实验室进行步骤Ⅲ,分离有机相和水相的主要实验仪器是分液漏斗;加入有机萃取剂的目的是富集Cu2+,分离Cu2+与其它金属阳离子.
(4)步骤Ⅲ,向有机相中加入一定浓度的硫酸,Cu2+得以再生的原理是增大H+浓度,使平衡2RH(有机相)+Cu2+(水相)?R2Cu(有机相)+2H+(水相)逆向移动,Cu2+进入水相得以再生.
(5)步骤Ⅳ,若电解200mL0.5mol/L的CuSO4溶液,生成铜3.2g,此时溶液中离子浓度由大到小的顺序是c(H+)>c(SO42-)>c(Cu2+)>c(OH-).(忽略电解前后溶液体积的变化)

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