Question

化学实验有助于理解化学知识，形成化学观念，提高探究与创新能力，提升科学素养。

（1）在实验室中用浓盐酸与MnO₂共热制取Cl₂并进行相关实验。

①    

下列收集Cl₂的正确装置是          。

②将Cl₂通入水中，所得溶液中具有氧化性的含氯粒子是                   。ks5u

③设计实验比较Cl₂和Br₂的氧化性，操作与现象是：取少量新制氯水和CCl₄于试管中，      

                                                                           

（2）能量之间可以相互转化：电解食盐水制备Cl₂是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。

限选材料：ZnSO₄(aq)，FeSO₄₍aq)，CuSO₄₍aq)；铜片，铁片，锌片和导线。

①     完成原电池的甲装置示意图（见图15），并作相应标注。

要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。

②     以铜片为电极之一，CuSO₄₍aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极         。

③     甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是     ，其原因是         。

（3）根据牺牲阳极的阴极保护法原理，为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀，在（2）的材料中应选     作阳极。

Answer 1

解析：（1）Cl₂是有刺激性气味、密度比空气大、有毒的黄绿色气体，在制备和收集Cl₂时必须有尾气吸收装置。Ａ没有排气管不能用于收集气体；Ｂ用于收集密度比空气小的气体；C用以收集密度比空气大的气体，且有尾气吸收装置；Ｄ吸收氯气不能收集。氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，次氯酸为弱酸部分电离，所以有氧化性的含氯粒子是Cl₂、HClO和ClO^—。比较Cl_２和Br_２的氧化性，可以利用置换反应。所以其具体操作是：取少量新制氯水和CCl_４于试管中，用胶头滴管向试管中滴加NaBr溶液，振荡静置，溶液下层呈橙色。（2）由题给试剂，结合原电池的形成条件可知可以组合的原电池可以是：锌铜、锌铁、铁铜原电池。由图示所给电子移动方向可知左边为负极（活泼金属）、右边为正极（不活泼金属），则组装的原电池可以如下：

    

由所给的电极材料可知，当铜片做电极时，铜片一定是正极，则负极是活泼的金属（失电子发生氧化反应），反应的现象是电极逐渐溶解。以Zn和Cu做电极为例，如果不用盐桥则Zn与CuSO₄反应，置换出的Cu附着在Zn表面，阻碍了Zn与CuSO₄的接触，不能提供稳定电流。（3）根据牺牲阳极的阴极保护法，可知被保护的金属作阴极，即Zn作为阳极。

答案：（1）C；HClO和ClO^—；取少量新制氯水和ＣＣｌ_４于试管中，用胶头滴管向试管中滴加NaBr溶液，振荡静置，溶液下层呈橙色（2）(装置图如下)；电极逐渐溶解；甲；可以避免活泼金属如Zn和CuSO₄的接触，从而提供稳定电流（3）Zn

命题意图：化学实验、元素化合物与化学反应原理