Question

12．水的电解实验是按照如图所示的实验装置，在直流电的条件下迸行的，某化学兴趣小组的同学通过实验验证、资料搜集、理论分析等，对水电解实验中的一系列问题进行了探究．请你和他们一起去探究：
【提出间题】实验过程中产生气体的速率与什么有关？
【作出猜想】水电解的速率与水的导电性有关．
【设计实验】为了证明上述猜想，你设计的实验是取等量的蒸馏水分别置于两电解槽中，向其中一个加入少量硫酸溶液通电进行电解，你观察到的现象是加入硫酸的水电解速率较快，纯蒸馏水电解速率较慢你得出的结论是水电解的速率与水的导电性有关，导电性越强，速率越快；
【反思与评价】实验后，产生氢气和氧气的体积比大于2：1，在装置气密性良好、读数正确的前提下，造成这一误差的原因是什么呢？根据这一问题，他们首先查阅资料，分析整理，又提出了假设并进行了以下探究：
【提出假设】产生氢气和氧气的体积比大于2：1，可能和氢气、氧气的溶解度有关；
【设计实验】在某次电解水的实验中加入了少量的NaOH溶液，测得了分别与电源正负两极的阳、阴两极上产生的气体的实验数据如下：

时间（分钟）	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
阴极生成气体体积（cm3）	6	12	20	29	39	49	55	65	75	85
阳极生成气体体积（cm3）	2	4	7	11	16	21	26	31	36	41

【实验结论】仔细分析以上实验数据，从第7分钟起，阴阳两极生成的气体体积之比非常接近理论比值．
【交流与讨论】你认为产生上述现象的原因是氧气的溶解度比氢气的溶解度大，所以1～6分钟内，阴、阳两极生成的气体体积之比大于2：l．从第7分钟开始，可能H₂和O₂的溶解已达到饱和，气体的体积比大致保持2：1．

Answer 1

分析 【设计实验】要证明水电解的速率与水的导电性有关，可取等量的蒸馏水分别放于两电解槽中，其中一个加入少量稀硫酸进行对照实验，通过现象推导结论；
【提出假设】根据题意：产生氢气和氧气的体积比大于2：1，且在装置气密性良好、读数正确的前提下，造成误差的原因可能是两种气体的溶解度不同造成的，据此提出猜想；
【实验结论】根据表中的数据分析回答；
【交流与讨论】据氢气与氧气溶解度判断生成气体的不是2：1的原因．

解答 解：【设计实验】要证明水电解的速率与水的导电性有关，可取等量的蒸馏水分别放于两电解槽中，其中一个加入少量稀硫酸进行对照实验；可观察到加入硫酸的水电解速率较快，纯蒸馏水电解速率较慢；由此可知水电解的速率与水的导电性有关，导电性越强，速率越快；
【提出假设】根据题意：产生氢气和氧气的体积比大于2：1，且在装置气密性良好、读数正确的前提下，造成误差的原因可能是两种气体的溶解度不同造成的，据此提出假设；
【实验结论】由表中的数据可知，自第7分钟起阴阳两极生成的气体体积之比非常接近理论比值；
【交流与讨论】因为氧气的溶解度比氢气的溶解度大，所以1～6分钟内，阴、阳两极生成的气体体积之比大于2：l．从第7分钟开始，可能H₂和O₂的溶解已达到饱和，气体的体积比大致保持2：1；
故答案为：【设计实验】取等量的蒸馏水分别置于两电解槽中，向其中一个加入少量硫酸溶液通电进行电解；
加入硫酸的水电解速率较快，纯蒸馏水电解速率较慢；水电解的速率与水的导电性有关，导电性越强，速率越快；
【提出假设】产生氢气和氧气的体积比大于2：1，可能和氢气、氧气的溶解度有关；
【实验结论】7；
【交流与讨论】氧气的溶解度比氢气的溶解度大，所以1～4分钟内，阴、阳两极生成的气体体积之比大于2：l．从第5分钟开始，可能H₂和O₂的溶解已达到饱和，气体的体积比大致保持2：1．

点评 本题详细考查电解水的实验及实验设计，能很好的考查学生对知识的掌握和设计实验探究知识的能力，及分析数据得出结论的能力．