Question

8．某同學想電解飽和食鹽水并用電解產生的H₂還原CuO粉末來測定Cu的相對原子質量，同時檢驗氯氣的氧化性．

（1）為完成上述實驗，正確的連接順序為A連E；B連C（填寫連接的字母）．
（2）若檢驗氯氣的氧化性，則乙裝置的a瓶中溶液可以是淀粉KI溶液；電解飽和食鹽水的離子方程式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-．
（3）丙裝置的c瓶中盛放的試劑為濃硫酸，作用是吸收氫氣中的水，防止硬質玻璃管炸裂．
（4）若裝入足量的飽和食鹽水為75mL（電解前后溶液體積變化可忽略，假設兩極產生的氣體全部逸出），當測得氫氣為8.4mL（標準狀況）時停止通電．將U形管內的溶液倒入燒杯，其pH約為12．
（5）目前已開發(fā)出用電解飽和食鹽水的方法制取ClO₂的新工藝．
①圖丁是用石墨作電極，一定條件下電解飽和食鹽水制取ClO₂的示意圖．則陽極產生ClO₂的電極反應為Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺．
②電解一段時間，當陰極產生的氣體體積為112mL（標準狀況）時，停止電解．通過陽離子交換膜的陽離子的物質的量為0.01mol．

Answer 1

分析 （1）在電解池的陰極上產生的是氫氣，陽極上產生的是氯氣，據實驗目的來連接裝置；
（2）氯氣具有氧化性，能使?jié)駶櫟牡矸鄣饣�鉀試紙變藍；電解飽和食鹽水，陽極生成氯氣，陰極生成氫氣，據此寫出電解的離子方程式；
（3）電解飽和食鹽水產生的氫氣中含有水蒸氣，會影響銅的相對原子質量的測定，必須干燥；
（4）根據電解飽和食鹽水的方程式：利用公式c=$\frac{n}{V}$來計算NaOH的物質的量濃度，然后求出氫離子的濃度，最后求出pH；
（5）①由題意可知，氯離子放電生成ClO₂，由元素守恒可知，有水參加反應，同時生成氫離子；
②在陰極發(fā)生2H⁺+2e^-=H₂↑，通過陽離子交換膜的陽離子為+1價離子，根據n=$\frac{V}{{V}_{m}}$計算氫氣的物質的量，根據電子轉移守恒計算陽離子的物質的量．

解答 解：（1）A是陰極，陰極上產生的是氫氣，B是陽極，陽極上產生的是氯氣，要用氫氣來還還原氧化銅，所以A連接E，干燥氫氣后用氫氣來還原氧化銅，所以B連接C，
故答案為：E；C；
（2）氯氣具有氧化性，能使?jié)駶櫟牡矸鄣饣�鉀試紙變藍，可以用濕潤的淀粉碘化鉀試紙來檢驗；電解飽和食鹽水生成氯氣、氫氣和氫氧化鈉，電解的離子方程式為：2Cl^-+2H₂O $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-，
故答案為：淀粉KI溶液；2Cl^-+2H₂O $\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；
（3）氫氣的干燥可以用濃硫酸，在實驗時，如果氫氣中有水，會將硬質玻璃管炸裂，
故答案為：濃硫酸；吸收氫氣中的水，防止硬質玻璃管炸裂；
（4）通過以上分析知，反應物是氯化鈉和水，產物是氯氣、氫氣、氫氧化鈉，反應的方程式為：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH，當產生的H₂的體積為8.4mL即0.000375mol時，生成氫氧化鈉的物質的量為0.00075mol，所以溶液中NaOH的物質的量濃度=$\frac{0.00075mol}{0.075L}$═0.01mol/L，所以氫離子的濃度為：$\frac{1×1{0}^{-14}}{0.01}$=1×10^-12mol/L，該溶液的pH=12，
故答案為：12；
（5）①由題意可知，氯離子放電生成ClO₂，由元素守恒可知，有水參加反應，同時生成氫離子，電極反應式為：Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺，
故答案為：Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺；
②在陰極發(fā)生2H⁺+2e^-=H₂↑，氫氣的物質的量為：$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$=0.005mol，通過陽離子交換膜的陽離子為+1價離子，故交換膜的陽離子的物質的量為：0.005mol×2=0.01mol，
故答案為：0.01．

點評 本題考查相對分子質量的測定及電解原理，題目難度中等，明確實驗目的、實驗原理為解答關鍵，電解反應是難點、易錯點，是對學生綜合能力的考查，需要學生具有扎實的基礎與分析解決問題的能力．