Question

4．某小组用如图装置（其它仪器略）电解食盐水，通过测定产物的量计算食盐水的电解率． 食盐水的电解率=（电解的氯化钠质量/总的氯化钠质量）×100%

[甲方案]：利用甲、乙装置测定食盐水的电解率．
（1）电解食盐水的离子方程式2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Cl₂↑+2H₂↑+2OH^-；若甲中滴有酚酞，则电解时甲中左边（填“左”或“右”）碳棒附近溶液变红．
（2）若a中盛足量NaOH溶液，测定a在电解前后质量变化计算食盐水的电解率，正确连接顺序为B连C（填A、B、C、D、E导管口），a中的化学方程式为Cl₂+2NaOH=H₂O+NaCl+NaClO．
[乙方案]：利用甲、丙装置测定食盐水的电解率．
（3）若将A接E，通过测定丙中b装置或氧化铜硬质玻璃管反应前后质量差计算食盐水的电解率，则c中应该盛的试剂是浓硫酸．某同学认为该方案测得的实验结果不准确，你认为其可能的原因是氢气还原氧化铜时，氢气不能全部反应，误差太大．
[丙方案]：只利用甲装置测定食盐水的电解率．
（4）常温时，称取58.5gNaCl溶于水配成200mL溶液，置于甲中电解一段时间，所得溶液pH为14，则食盐水的电解率为20.0%（电解前后溶液体积不变，Na-23、Cl-35.5）．

Answer 1

分析 （1）甲装置电解饱和食盐水，左侧碳棒连接电源负极，为阴极，右侧碳棒连接电源正极，为阳极，溶液中氯离子在阳极上失电子生成氯气，氢离子在阴极得到电子生成氢气，阴极附近氢氧根离子浓度增大，遇到酚酞溶液变红色；
（2）甲装置中B口导出的气体为氯气，用氢氧化钠溶液吸收氯气，反应生成氯化钠、次氯酸钠与水；
（3）通过测定丙装置中除硬质玻璃管外的某装置前后质量差来计算饱和食盐水的电解率，是利用U形管测定氢气还原氧化铜过程中生成的水蒸气，要防止外界空气中的水蒸气等被U形管中碱石灰吸收，结合氢气还原氧化铜时，氢气不能全部反应来考虑；
（4）根据溶液pH计算氢氧根离子浓度，结合化学方程式计算反应的氯化钠质量，计算200ml溶液中氯化钠的质量，用反应的氯化钠质量除以原溶液中氯化钠质量得到食盐水的电解率．

解答 解：（1）甲装置电解饱和食盐水，左侧碳棒连接电源负极，为阴极，右侧碳棒连接电源正极，为阳极，溶液中氯离子在阳极上失电子生成氯气，氢离子在阴极得到电子生成氢气，阴极附近氢氧根离子浓度增大，遇到酚酞溶液变红色，电解氯化钠的总反应为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Cl₂↑+2H₂↑+2OH^-，
故答案为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Cl₂↑+2H₂↑+2OH^-；左；
（2）甲装置中B口导出的气体为氯气，用氢氧化钠溶液吸收氯气，则装置B连C，反应生成氯化钠、次氯酸钠与水，离子方程式为：Cl₂+2OH^-=H₂O+Cl^-+ClO^-，
故答案为：B；C；Cl₂+2NaOH=H₂O+NaCl+NaClO；
（3）利用甲、丙装置测定饱和食盐水的电解率，通过测定丙装置中除硬质玻璃管外的某装置前后质量差来计算饱和食盐水的电解率，是利用U形管测定氢气还原氧化铜过程中生成的水蒸气，装置中添加一干燥装置防止外界空气中的水蒸气的干扰，c中应该盛的试剂是浓硫酸，氢气还原氧化铜时，氢气不能全部反应，所以该方案测得的实验结果不准确，故答案为：浓硫酸；氢气还原氧化铜时，氢气不能全部反应，误差太大；
（4）若电解200mL饱和食盐水一段时间，测得溶液的为pH为14，则c（H⁺）=10^-14mol/L，c（OH^-）=1mol/L，氢氧根离子物质的量=0.2L×1mol/L=0.2mol，由2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑可知，电解的氯化钠物质的量为0.2mol，其质量=0.2mol×58.5g/mol=11.7g，$\frac{11.7g}{58.5g}$×100%=20%，
故答案为：20%．

点评 本题考查电解原理应用、定量测定实验、对装置的分析评价等，关键是对实验原理的理解，侧重考查学生对基础知识的迁移应用，题目难度中等．