Question

7．某學(xué)習(xí)小組利用如圖裝置進(jìn)行電解氯化銨溶液的實驗．其中X為鐵，Y為石墨，a為wg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的NH₄Cl（滴有酚酞）．已知：①氧化性：Cl₂＞Br₂＞O₂＞I₂，②NH₃+3CuO$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$3Cu+3H₂O+N₂

（l）電解過程中，A 裝置中可觀察到的現(xiàn)象是X極產(chǎn)生無色氣體，Y極產(chǎn)生黃綠色的氣體，X極溶液變紅．
（2）請選用上述儀器，組裝一套檢驗產(chǎn)生氫氣的裝置：h→p→q→m→n→j→k→o[按氣流方向（用“→”表示），用小寫字母表示，裝置不重復(fù)使用]．
（3）某同學(xué)認(rèn)為將E換成裝有堿石灰的干燥管也可以達(dá)到相同效果，乙同學(xué)認(rèn)為不合理，其理由是堿石灰不能除去混有的氨氣，氨氣與氧化銅反應(yīng)產(chǎn)生水蒸氣對實驗干擾．
（4）設(shè)計實驗檢測陽極產(chǎn)生的氣體成分（除水蒸氣外）．（所選的試劑用字母編號代替）限選試劑：
A、3mol/LNaOH溶液  B、品紅  C、酸化的淀粉-KI溶液   D、KBr溶液

操作	現(xiàn)象和結(jié)論
將混合氣體依次通入D（或B），足量的A，然后通入C	D變黃色（或B褪色），則混合氣體有氯氣；C變藍(lán)，則混合氣體含的氧氣

（5）電解結(jié)束后，加熱電解液將NH₃完全蒸出，并用水吸收形成200.00mL溶液，取出其中的20.00mL加指示劑后用標(biāo)準(zhǔn)濃度為c mol/L的鹽酸溶液滴定，消耗鹽酸V mL，則電解制得NH₃的產(chǎn)率$\frac{107cV}{80w}$（用化簡為整數(shù)的含w、c、V的代數(shù)式表示）．
（6）若實驗時反接了正負(fù)極，則X極的電極方程式為Fe-2e^-=Fe²⁺．

Answer 1

分析 （1）X為鐵，Y為石墨，a為wg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的NH₄Cl（滴有酚酞），鐵為陰極，X極是氫離子放電生成氫氣，電解溶液中生成一水合氨，石墨為陽極，是氯離子放電生成氯氣；
（2）X極產(chǎn)生氫氣，氫氣中含有水蒸氣和氨氣，所以首先將氣體通入濃硫酸，除去空氣中的水蒸氣和氨氣，然后通灼熱的氧化銅，氫氣被氧化成水蒸氣，將所得氣體通過無水硫酸銅變藍(lán)，說明產(chǎn)生氫氣；
（3）堿石灰只能除去混合氣體中的水蒸氣而不是除去氨氣，而氨氣與氧化銅在加熱的條件生成水蒸氣；
（4）設(shè)計實驗檢測陽極產(chǎn)生的氣體成分（除水蒸氣外）肯定含有氯氣，可能含有氧氣，所以將混合氣體首先通入品紅或溴化鉀溶液，觀察現(xiàn)象驗證氯氣的存在；然后除去氯氣，再通入酸化的淀粉-KI溶液，觀察溶液是否變黃色；
（5）氨氣與鹽酸是1：1的反應(yīng)，所以產(chǎn)生氨氣的物質(zhì)的量為：cV×$\frac{200}{20}$×10^-3mol=0.01cVmol，所以電解制得NH₃的產(chǎn)率為：$\frac{0.01cV}{\frac{Wg×40%}{53.5}}×100%$；
（6）活潑金屬鐵是陽極，金屬本身放電生成亞鐵離子．

解答 解：（1）X為鐵，Y為石墨，a為wg質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%的NH₄Cl（滴有酚酞），鐵為陰極，X極是氫離子放電生成氫氣，所以X極的現(xiàn)象產(chǎn)生無色的氣體，電解溶液中產(chǎn)生一水合氨，溶液變紅色，石墨為陽極，是氯離子放電生成氯氣，所以Y極產(chǎn)生黃綠色的氣體，
故答案為：X極產(chǎn)生無色氣體，Y極產(chǎn)生黃綠色的氣體，X極溶液變紅；
（2）X極產(chǎn)生氫氣，氫氣中含有水蒸氣和氨氣，所以首先將氣體通入濃硫酸，除去空氣中的水蒸氣和氨氣，然后通灼熱的氧化銅，氫氣被氧化成水蒸氣，將所得氣體通過無水硫酸銅變藍(lán)，說明產(chǎn)生氫氣，所以組裝一套檢驗產(chǎn)生氫氣的裝置為：h→p→q→m→n→j→k→o，
故答案為：h→p→q→m→n→j→k→o；
（3）堿石灰只能除去混合氣體中的水蒸氣而不是除去氨氣，而氨氣與氧化銅在加熱的條件生成水蒸氣，所以堿石灰不能除去混有的氨氣，氨氣與氧化銅反應(yīng)產(chǎn)生水蒸氣對實驗干擾，
故答案為：堿石灰不能除去混有的氨氣，氨氣與氧化銅反應(yīng)產(chǎn)生水蒸氣對實驗干擾；
（4）設(shè)計實驗檢測陽極產(chǎn)生的氣體成分（除水蒸氣外）肯定含有氯氣，可能含有氧氣，所以將混合氣體首先通入品紅或溴化鉀溶液，觀察現(xiàn)象驗證氯氣的存在；然后除去氯氣，再通入酸化的淀粉-KI溶液，觀察溶液是否變黃色，所以將陽極產(chǎn)生的氣體依次通D（或B），足量的A，然后通入C，現(xiàn)象與結(jié)論：D變黃色（或B褪色），則混合氣體有氯氣；C變藍(lán)，則混合氣體含的氧氣，
故答案為：D（或B），足量的A，然后通入C；D變黃色（或B褪色），則混合氣體有氯氣；C變藍(lán)，則混合氣體含的氧氣；
（5）氨氣與鹽酸是1：1的反應(yīng)，所以產(chǎn)生氨氣的物質(zhì)的量為：cV×$\frac{200}{20}$×10^-3mol=0.01cVmol，所以電解制得NH₃的產(chǎn)率為：$\frac{0.01cV}{\frac{Wg×40%}{53.5}}×100%$=$\frac{107cV}{80w}$，故答案為：$\frac{107cV}{80w}$；
（6）活潑金屬鐵是陽極，金屬本身放電生成亞鐵離子，電極反應(yīng)式為：Fe-2e^-=Fe²⁺，
故答案為：Fe-2e^-=Fe²⁺．

點評 本題考查化學(xué)基本實驗操作，電化學(xué)的知識，題目考查較為綜合．本題難度中等，是中檔題．