Question

17．小华和小慧两位同学用分别如图1所示的装置进行电解水实验．该反应的化学方程式为2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑．为了增强水的导电性，实验前小华向水中加入硫酸钠固体，则b试管中产生的气体是O₂（填化学式），检验这种气体的方法是带火星木条．小慧在做实验时误将氯化钠当成硫酸钠加入水中，结果在检验b气体时闻到一股刺激性气味．在老师的指导下小华和小慧一起就这一异常现象开展了研究．

【定性研究】
Ⅰ．小慧猜想刺激性气味气体是氯化氢和氨气，小华测认为不一定是氨气，理由是根据质量守恒定律，反应前后元素的种类不变，反应物中没有氮元素，所以不可能生成氨气．
在老题指导下得知：
①食盐水是通电时发生反应：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$↑NaOH+H₂↑+Cl₂↑
②氯气是种有刺激性气味的有毒气体．
由此可推测该刺激性气味的气体是氯气．
Ⅱ．为确定剩余溶液中的溶质，小慧进行如下实验，请帮她将实验报告补充完整．

实验操作	实验现象	实验结论
①取少量剩余溶液，滴入氯化铜溶液	产生蓝色絮状沉淀	溶液中含有氢氧化钠
②将①中反应后混合物过滤，向滤液中加入足量稀硝酸再滴入几滴硝酸银溶液	产生白色沉淀	溶液中含有氯化钠

小华则认为实验②不能确定一定有氯化钠，理由是①的反应中氯化铜和氢氧化钠反应，生成氯化钠和氢氧化铜，生成物中有氯化钠，向滤液中加入足量稀硝酸再滴入几滴硝酸银溶液，产生白色沉淀，所以不能证明原溶液中含有氯化钠．
【定量研究】
两位同学按如图2所示的实验步骤进行实验：
（1）步骤②加入氯化镁溶液必需足量，其目的是使氢氧化钠完全反应，滴加一定量氯化镁溶液后，判断所加氯化镁溶液是否的具体操作：静置，取上层溶液，滴加氢氧化钠溶液，如果产生白色沉淀，说明氯化镁过量，如果没有明显现象，说明氯化镁不过量；（写出实验步骤、现象和结论）．
（2）计算等测液中氢氧化钠的质量分数（写出计算过程）
（3）若步骤④中缺少洗涤干燥的操作，所测定氢氧化钠的质量分数将偏大（选填“偏大”、“偏小”或“没影响”）

Answer 1

分析 根据水电解实验的原理、现象及产物检验进行分析，氧气可用带火星木条检验，氢气可用燃着的木条检验；
【定性研究】Ⅰ、根据质量守恒定律进行分析；
Ⅱ、①根据产生蓝色絮状沉淀为氢氧化铜进行分析；
②根据氯离子的检验进行分析；
【定量研究】（1）根据氢氧化钠的性质，氯化镁的性质进行分析；
（2）根据质量分数的计算进行分析；
（3）根据影响计算结果的因素进行分析．

解答 解：电解水生成氢气和氧气，反应的化学方程式为：2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑．
电解水时，正极产生氧气，负极产生氢气，二者的体积比水1：2；b中气体体积小为氧气，能使带火星木条复燃；
【定性研究】Ⅰ、根据质量守恒定律，反应前后元素的种类不变，反应物中没有氮元素，所以不可能生成氨气；故填：根据质量守恒定律，反应前后元素的种类不变，反应物中没有氮元素，所以不可能生成氨气；
食盐水在通电时发生反应：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$↑NaOH+H₂↑+Cl₂↑，氯气是种有刺激性气味的有毒气体，所以该气体为氯气；
Ⅱ、①取少量剩余溶液，滴入氯化铜溶液，产生蓝色絮状沉淀，为氢氧化铜，所以溶液中含有氢氧化钠；故填：氢氧化钠；
②将①中反应后混合物过滤，向滤液中加入足量稀硝酸再滴入几滴硝酸银溶液，产生白色沉淀，为氯化银，说明溶液中含有氯离子；
在①的反应中氯化铜和氢氧化钠反应，生成氯化钠和氢氧化铜，生成物中有氯化钠，向滤液中加入足量稀硝酸再滴入几滴硝酸银溶液，产生白色沉淀，所以不能证明原溶液中含有氯化钠；故填：①的反应中氯化铜和氢氧化钠反应，生成氯化钠和氢氧化铜，生成物中有氯化钠，向滤液中加入足量稀硝酸再滴入几滴硝酸银溶液，产生白色沉淀，所以不能证明原溶液中含有氯化钠；
【定量研究】（1）氢氧化钠和氯化镁反应，生成氯化钠和氢氧化镁，加入氯化镁溶液必需足量，目的是使氢氧化钠完全反应；判断所加氯化镁溶液是否过量的具体操作：静置，取上层溶液，滴加氢氧化钠溶液，如果产生白色沉淀，说明氯化镁过量，如果没有明显现象，说明氯化镁不过量；故填：使氢氧化钠完全反应；取上层溶液，滴加氢氧化钠溶液，如果产生白色沉淀，说明氯化镁过量，如果没有明显现象，说明氯化镁不过量；
（2）设参加反应的氢氧化钠质量为x
MgCl₂+2NaOH=Mg（OH）₂↓+2NaCl
        80    58
        x     1.16g
$\frac{80}{58}$=$\frac{x}{1.16g}$
x=1.6g
待测液中氢氧化钠的质量分数=$\frac{1.6g}{100g}$×100%=1.6%；
（3）若步骤④中缺少洗涤干燥的操作，会使氢氧化镁中含有杂质，使质量增大，从而使计算的氢氧化钠质量增大；故填：偏大；
故答案为：2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑；O₂；带火星的木条；
【定性研究】Ⅰ、根据质量守恒定律，反应前后元素的种类不变，反应物中没有氮元素，所以不可能生成氨气；
Ⅱ、①氢氧化钠；
②产生白色沉淀；①的反应中氯化铜和氢氧化钠反应，生成氯化钠和氢氧化铜，生成物中有氯化钠，向滤液中加入足量稀硝酸再滴入几滴硝酸银溶液，产生白色沉淀，所以不能证明原溶液中含有氯化钠；
【定量研究】（1）使氢氧化钠完全反应；取上层溶液，滴加氢氧化钠溶液，如果产生白色沉淀，说明氯化镁过量，如果没有明显现象，说明氯化镁不过量；
（2）设参加反应的氢氧化钠质量为x
MgCl₂+2NaOH=Mg（OH）₂↓+2NaCl
        80    58
        x     1.16g
$\frac{80}{58}$=$\frac{x}{1.16g}$
x=1.6g
待测液中氢氧化钠的质量分数=$\frac{1.6g}{100g}$×100%=1.6%；
（3）偏大．

点评 明确水电解的原理、实验现象和结论解答本题关健