题目内容

6．某化学兴趣小组进行有关电解食盐水的探究实验，电解装置如图1所示．

实验一：电解饱和食盐水．
（1）简述配制饱和食盐水的操作：在烧杯中加入一定量的蒸馏水，边搅拌边加入食盐固体，直到固体不再继续溶解为止
（2）电解饱和食盐水的离子方程式为2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH-+H2↑+Cl2↑
实验二：电解不饱和食盐水及产物分析．相同条件下，电解1mol•L-1NaCl溶液并收集两极产生的气体．在X处收集到V1mL气体，同时，在Y处收集到V2mL气体，停止电解．结果发现V2＜V1，且与电解饱和食盐水相比，
Y处收集到的气体颜色明显较浅．经讨论分析，导致上述现象的原因有：i．有部分C12溶解于NaCl溶液中；ii．有02生成．
（3）设计实验证明有部分C12溶解于NaCl溶液中．实验方案为取少量石墨电极附近溶液，滴在淀粉KI试纸上，试纸变蓝．
（4）证明有O2生成并测定O2的体积．按如图2所示装置进行实验．通过注射器缓缓地将在Y处收集到的V2mL气体全部推入装置A（盛有足量试剂）中，最终，量气管中收集到V3mL气体（设V1，V2，V3均在相同条件下测得）．
①装置A的作用是完全吸收氯气．
②本实验中，观察到量气管的右侧液面上升的现象，说明石墨电极上有02生成．
③实验中是否需要预先除净装置中的空气？否（填“是”或“否”）．
（5）实验二中，在石墨电极上生成Cl2的总体积为V1-2V3mL（用代数式表示）．
实验反思：
（6）由以上实验推知，欲通过电解食盐水持续地获得较纯净的氯气，电解时应控制的条件：①用饱和食盐水；②控制NaCl溶液的浓度在一定范围内．要进一步证明该推论，还需进行电解不同浓度食盐水的平行实验．

分析 （1）根据一定水中不能再溶解食盐固体时所得的溶液即为饱和食盐水来配制；
（2）电解饱和食盐水阳极为氯离子失电子生成氯气，阴极为氢离子得电子生成氢气，据此书写；
（3）根据氯气可使湿润的淀粉KI试纸变蓝判断；
（4）根据Y为阳极处收集到的V2mL气体中主要是氯气，所以证明有O2生成首先要除去氯气，当量气管的右侧液面上升，则说明含有氧气生成；根据本身的空气对压强不影响，所以实验中不需要预先除净装置中的空气；
（5）根据阴极X处收集到的氢气为V1mL气体，阳极Y处收集到为氯气和氧气，根据（4）最终量气管中收集到V3mL气体即氧气，设在石墨电极上生成Cl2的总体积为xml，则根据电解阴阳两极的得失电子守恒计算；
（6）由以上实验推知，欲通过电解食盐水持续地获得较纯净的氯气，则使用饱和食盐水尽量减小氯气的溶解，电解过程中还要控制NaCl溶液的浓度在一定范围内，保证不生成氧气，据此分析．

解答 解：（1）一定水中不能再溶解食盐固体时所得的溶液即为饱和食盐水，所以配制饱和食盐水的操作为在烧杯中加入一定量的蒸馏水，边搅拌边加入食盐固体，直到固体不再继续溶解为止，故答案为：在烧杯中加入一定量的蒸馏水，边搅拌边加入食盐固体，直到固体不再继续溶解为止；
（2）电解饱和食盐水阳极为氯离子失电子生成氯气，阴极为氢离子得电子生成氢气，离子方程式为2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH-+H2↑+Cl2↑，故答案为：2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH-+H2↑+Cl2↑；
（3）因为氯气可使湿润的淀粉KI试纸变蓝，所以证明有部分C12溶解于NaCl溶液中，可取少量石墨电极附近溶液，滴在淀粉KI试纸上，试纸变蓝，说明含有氯气，
故答案为：取少量石墨电极附近溶液，滴在淀粉KI试纸上，试纸变蓝；
（4）①因为Y为阳极处收集到的V2mL气体中主要是氯气，所以证明有O2生成首先要除去氯气，则装置A的作用是完全吸收氯气，故答案为：完全吸收氯气；
②当量气管的右侧液面上升，则说明含有氧气生成，故答案为：量气管的右侧液面上升；
③本身的空气对压强不影响，所以实验中不需要预先除净装置中的空气，故答案为：否；
（5）因为阴极X处收集到的氢气为V1mL气体，阳极Y处收集到为氯气和氧气，根据（4）最终量气管中收集到V3mL气体即氧气，设在石墨电极上生成Cl2的总体积为xml，则根据电解阴阳两极的得失电子守恒，V1×2=x×2+V3×4，所以x=V1-2V3，故答案为：V1-2V3；
（6）由以上实验推知，欲通过电解食盐水持续地获得较纯净的氯气，则使用饱和食盐水尽量减小氯气的溶解，电解过程中还要控制NaCl溶液的浓度在一定范围内，保证不生成氧气，故答案为：用饱和食盐水；控制NaCl溶液的浓度在一定范围内．

点评 本题主要考查了电解饱和食盐水产物的探究，涉及到溶液的配制、方程式的书写、电极产物的检验依据误差的分析与探究，综合性较强，难度较大．

练习册系列答案
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16．化合物G的合成路线如下所示：

已知一定条件下如下形式的一类反应称为麦克加成反应
（1）D中官能团的名称为碳碳双键、羧基，1molG发生加成反应时最多消耗2molH2
（2）除掉E中含有的少量D的试剂和操作是向溶液中加入饱和碳酸钠溶液，充分振荡后静置、分液下列有关E的说法正确的是CF（填序号）
A．遇FeCl3溶液呈紫色  B.1molE可与1mol碳酸氢钠反应 C．可发生取代反应 D．是CH2=CHCOOH的同系物 E．易溶于水 F．可发生氧化反应
（3）写出以下过程的化学方程式：A→B：CH=CHCH2Cl+NaOH$→_{△}^{H_{2}O}$CH2=CHCH2OH+NaCl；C→D：CH2=CHCHO+2Ag（NH3）2OH$\stackrel{△}{→}$CH2=CHCOONH4+2Ag↓+3NH3+H2O
（4）反应E+F→G可发生麦克加成反应，则F的结构简式为CH3COCH2COCH3
（5）比G少2个氢原子的物质具有下列性质，任写一种该物质的结构简式或
①遇FeCl3溶液呈紫色②苯环上的一氯代物只有一种③1mol该物质最多可消耗2molNa或1molNaOH．
17．下列分子中的所有碳原子均在同一条直线上的是（　　）
A．CH3CH2CH2CH3B．CH3-CH=CHCH3C．HC≡C-CH2D．CH3-C≡C-C≡C-CH3
14．Ⅰ．第28届国际地质大会提供的资料显示，海底有大量的天然气水合物，可满足人类1000年的能源需要．天然气水合物是种晶体，晶体中平均每46个水分子构建成8个笼，每个笼可容纳1个CH4分子或1个游离H2O他子．根据上述信息，完成下面两题：
（1）下列关于天然气水合物中两种分子描述正确的是CE．
A．两种都是极性分子                
B．两种都是非极性分子
C．H2O是极性分子，CH4是非极性分子 
D．其中氧原子和碳原子的杂化方式分别为sp2和sp3
E．其中氧原子和碳原子的杂化方式均为sp3
（2）晶体中每8个笼只有6个容纳了CH4分子，另外2个笼被游离H2O分子填充，则天然气水合物的平均组成可表示为CH4•8H2O或6CH4•48H2O．
Ⅱ．A、B、C、D是短周期元素，它们的离子具有相同的电子层结构，且半径依次减小．A与D的化合物X既能与盐酸反应，又能与NaOH溶液反应；B、C组成典型的离子化合物Y，其晶体结构类似于NaCl晶体；A与C以原子个数之比1：1组成化合物Z．
（3）写出Z的电子式；
（4）C元素焰色反应的颜色为黄色；试从原子结构的角度解释其原因加热的条件下钠原子的核外电子吸收能量，电子从基态跃迁到激发态，电子处于激发态不稳定又重新跃迁到基态，在此过程中以光波的形式释放能量；
（5）B、C、D可组成离子化合物CmDBn，其晶体结构单元如图所示．阳离子Cx+（o表示位于正方体的棱的中点和正方体内部（内部有9个o，1个位于体心，另8个位于大正方体被等分为8个小正方体后体心）；阴离子DBnx-（•表示）位于该正方体的顶点和面心．则：x=1、m=3、n=6．已知该晶体的密度为ag/cm3，则该晶体中阳离子间的最近距离为$\frac{\sqrt{3}}{4}$×$\root{3}{\frac{840}{a{N}_{A}}}$．
1．在一定条件下，可逆反应2A（g）+B（g）?nC（s）+D（g）达平衡．若维持温度不变，增大压强，测得混合气体的平均相对分子质量不发生改变，则下列说法正确的是（　　）
A．其它条件不变，增大压强，平衡不发生移动
B．该反应式中n值一定为2
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11．CO2的资源化利用是解决温室效应的重要途径，如图是在一定条件下用NH3捕获CO2生成重要化工产品三聚氰酸的反应．下列有关三聚氰酸的说法正确的是（　　）
A．分子式为C3H6N3O3B．分子中既含有σ键又含有π键
C．分子中既含极性键，又含非极性键D．生成该物质的上述反应为中和反应
18．碳元素是构成有机物的基础元素．
（1）写出碳元素核外电子排布式1s22s22p2，在元素周期表中的位置第二周期第Ⅳ族．
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15．下列叙述中正确的是（　　）
A．糖类不一定都是高分子化合物，但水解产物相同
B．甲苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色，证明甲苯分子中存在单双键交替的结构
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16．下列表示对应化学反应的离子方程式．其中正确的是（　　）
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D．磁性氧化铁溶于稀硝酸3Fe2++4H++NO3-═3Fe3++NO↑+2H2

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