Question

4．某小組用如圖裝置（其它儀器略）電解食鹽水，通過(guò)測(cè)定產(chǎn)物的量計(jì)算食鹽水的電解率． 食鹽水的電解率=（電解的氯化鈉質(zhì)量/總的氯化鈉質(zhì)量）×100%

[甲方案]：利用甲、乙裝置測(cè)定食鹽水的電解率．
（1）電解食鹽水的離子方程式2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cl₂↑+2H₂↑+2OH^-；若甲中滴有酚酞，則電解時(shí)甲中左邊（填“左”或“右”）碳棒附近溶液變紅．
（2）若a中盛足量NaOH溶液，測(cè)定a在電解前后質(zhì)量變化計(jì)算食鹽水的電解率，正確連接順序?yàn)锽連C（填A(yù)、B、C、D、E導(dǎo)管口），a中的化學(xué)方程式為Cl₂+2NaOH=H₂O+NaCl+NaClO．
[乙方案]：利用甲、丙裝置測(cè)定食鹽水的電解率．
（3）若將A接E，通過(guò)測(cè)定丙中b裝置或氧化銅硬質(zhì)玻璃管反應(yīng)前后質(zhì)量差計(jì)算食鹽水的電解率，則c中應(yīng)該盛的試劑是濃硫酸．某同學(xué)認(rèn)為該方案測(cè)得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確，你認(rèn)為其可能的原因是氫氣還原氧化銅時(shí)，氫氣不能全部反應(yīng)，誤差太大．
[丙方案]：只利用甲裝置測(cè)定食鹽水的電解率．
（4）常溫時(shí)，稱取58.5gNaCl溶于水配成200mL溶液，置于甲中電解一段時(shí)間，所得溶液pH為14，則食鹽水的電解率為20.0%（電解前后溶液體積不變，Na-23、Cl-35.5）．

Answer 1

分析 （1）甲裝置電解飽和食鹽水，左側(cè)碳棒連接電源負(fù)極，為陰極，右側(cè)碳棒連接電源正極，為陽(yáng)極，溶液中氯離子在陽(yáng)極上失電子生成氯氣，氫離子在陰極得到電子生成氫氣，陰極附近氫氧根離子濃度增大，遇到酚酞溶液變紅色；
（2）甲裝置中B口導(dǎo)出的氣體為氯氣，用氫氧化鈉溶液吸收氯氣，反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉與水；
（3）通過(guò)測(cè)定丙裝置中除硬質(zhì)玻璃管外的某裝置前后質(zhì)量差來(lái)計(jì)算飽和食鹽水的電解率，是利用U形管測(cè)定氫氣還原氧化銅過(guò)程中生成的水蒸氣，要防止外界空氣中的水蒸氣等被U形管中堿石灰吸收，結(jié)合氫氣還原氧化銅時(shí)，氫氣不能全部反應(yīng)來(lái)考慮；
（4）根據(jù)溶液pH計(jì)算氫氧根離子濃度，結(jié)合化學(xué)方程式計(jì)算反應(yīng)的氯化鈉質(zhì)量，計(jì)算200ml溶液中氯化鈉的質(zhì)量，用反應(yīng)的氯化鈉質(zhì)量除以原溶液中氯化鈉質(zhì)量得到食鹽水的電解率．

解答 解：（1）甲裝置電解飽和食鹽水，左側(cè)碳棒連接電源負(fù)極，為陰極，右側(cè)碳棒連接電源正極，為陽(yáng)極，溶液中氯離子在陽(yáng)極上失電子生成氯氣，氫離子在陰極得到電子生成氫氣，陰極附近氫氧根離子濃度增大，遇到酚酞溶液變紅色，電解氯化鈉的總反應(yīng)為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cl₂↑+2H₂↑+2OH^-，
故答案為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cl₂↑+2H₂↑+2OH^-；左；
（2）甲裝置中B口導(dǎo)出的氣體為氯氣，用氫氧化鈉溶液吸收氯氣，則裝置B連C，反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉與水，離子方程式為：Cl₂+2OH^-=H₂O+Cl^-+ClO^-，
故答案為：B；C；Cl₂+2NaOH=H₂O+NaCl+NaClO；
（3）利用甲、丙裝置測(cè)定飽和食鹽水的電解率，通過(guò)測(cè)定丙裝置中除硬質(zhì)玻璃管外的某裝置前后質(zhì)量差來(lái)計(jì)算飽和食鹽水的電解率，是利用U形管測(cè)定氫氣還原氧化銅過(guò)程中生成的水蒸氣，裝置中添加一干燥裝置防止外界空氣中的水蒸氣的干擾，c中應(yīng)該盛的試劑是濃硫酸，氫氣還原氧化銅時(shí)，氫氣不能全部反應(yīng)，所以該方案測(cè)得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確，故答案為：濃硫酸；氫氣還原氧化銅時(shí)，氫氣不能全部反應(yīng)，誤差太大；
（4）若電解200mL飽和食鹽水一段時(shí)間，測(cè)得溶液的為pH為14，則c（H⁺）=10^-14mol/L，c（OH^-）=1mol/L，氫氧根離子物質(zhì)的量=0.2L×1mol/L=0.2mol，由2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑可知，電解的氯化鈉物質(zhì)的量為0.2mol，其質(zhì)量=0.2mol×58.5g/mol=11.7g，$\frac{11.7g}{58.5g}$×100%=20%，
故答案為：20%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電解原理應(yīng)用、定量測(cè)定實(shí)驗(yàn)、對(duì)裝置的分析評(píng)價(jià)等，關(guān)鍵是對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解，側(cè)重考查學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的遷移應(yīng)用，題目難度中等．