题目内容

11.电解是工业生产的常用方法.某研究性小组进行以下相关探究:
实验Ⅰ用图1装置电解CuCl2溶液制取少量漂白液:

(1)导气管W端应与出气口X连接(填“X”或“Y”).
(2)实验后发现阴极碳棒上除了附着有红色物质,还附着有少量白色物质.
查阅资料显示:
物质名称及化学式氯化亚铜CuCl碱式氯化铜Cu2(OH)3Cl
性质白色固体、不溶水绿色固体、不溶水
化学小组分析提出:①白色物质为CuCl.
②红色物质可能有Cu;或者Cu2O;或者二者混合物.
实验Ⅱ为探究阴极碳棒上附着的红色、白色物质,设计了如下实验:取出阴极碳棒,洗涤、干燥、称其质量为W1g,并将其放入图2所示装置b中,进行实验.
实验中,碳棒上的白色物质完全变为红色,无水硫酸铜不变色,d中出现白色沉淀;实验结束时,继续通H2直至碳棒冷却后,称量其质量为W2g.
(3)无水硫酸铜的作用是检验红色物质中有无Cu2O.
(4)装置b中发生反应的化学方程式是2CuCl+H2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2Cu+2HCl.
(5)电解CuCl2溶液时,阴极上产生白色物质的原因为(用电极反应式解释)Cu2++e-+Cl-=CuCl↓;阴极上产生白色物质的物质的量是$\frac{{W}_{1}-{W}_{2}}{35.5}$mol.
实验Ⅲ测定漂白液中NaClO的浓度:准确移取20.00mL洗气瓶内混合溶液,加入适量的H2O2溶液,摇匀,滴加2~3滴酚酞试液,用 n mol•L-1盐酸滴定至终点,消耗盐酸V mL.
(6)用化学方程式表示加入H2O2溶液的作用NaClO+H2O2=O2↑+NaCl+H2O.
(7)若忽略洗气瓶内的副反应及体积变化,漂白液中NaClO的浓度为$\frac{20m-nV}{40}$mol•L-1.

分析 (1)氯离子在阳极失电子生成氯气,氯气用氢氧化钠溶液吸收;
(2)依据可能和假设红色物质可能为铜或氧化亚铜;
(3)无水硫酸铜不变色说明阴极碳棒上的产物与氢气反应产物中没有水;
(4)装置b中发生反应的化学方程式为氯化亚铁与氢气反应生成铜和氯化氢;
(5)电极氯化铜溶液阴极铜离子得到电子生成铜离子和氯化亚铜,据此写成电极反应的离子方程式;依据反应2CuCl+H2=2Cu+2HCl,反应前后固体质量变化为氯元素质量分析计算;
(6)NaClO与H2O2反应生成氧气、NaCl和水,防止盐酸滴定时与NaClO反应;
(7)根据钠元素守恒和氯元素守恒:n(NaOH)=2n(NaClO)+n(NaCl),n(NaCl)是滴定生成盐酸与NaOH反应生成的,结合滴定时消耗的盐酸计算.

解答 解:(1)氯离子在阳极失电子生成氯气,氯气用氢氧化钠溶液吸收,所以氯气在X处流出进入W,故答案为:X;
(2)②依据假设和物质现象分析,红色物质可能为Cu或Cu2O、或二者都有.故答案为:Cu;
(3)由于无水硫酸铜不变色,证明b中反应产物没有水生成,碳棒上的红色物质中没有氧元素,一定不会含有氧化亚铜,一定含有铜,则无水硫酸铜来检验红色物质中有无Cu2O;
故答案为:检验红色物质中有无Cu2O;
(4)装置b中发生反应为CuCl与氢气反应,反应的化学方程式为:2CuCl+H2=2Cu+2HCl,
故答案为:2CuCl+H2=2Cu+2HCl;
(5)电解CuCl2溶液时,阴极上发生的反应为铜离子得到电子生成铜:Cu2++2e-=Cu和铜离子失去电子生成氯化亚铜:Cu2++e-+Cl-=CuCl;2CuCl+H2=2Cu+2HCl,反应前后固体质量变化为氯元素质量,白色固体为CuCl,所以n(CuCl)=n(Cl)=$\frac{{W}_{1}-{W}_{2}}{35.5}$mol
故答案为:Cu2++e-+Cl-=CuCl↓;$\frac{{W}_{1}-{W}_{2}}{35.5}$mol;
(6)NaClO与H2O2反应生成氧气、NaCl和水,防止盐酸滴定时与NaClO反应,其反应的方程式为:NaClO+H2O2=O2↑+NaCl+H2O;
故答案为:NaClO+H2O2=O2↑+NaCl+H2O;
(7)根据钠元素守恒和氯元素守恒:n(NaOH)=2n(NaClO)+n(NaCl),n(NaCl)是滴定生成盐酸与NaOH反应生成的,
则0.1m×$\frac{20mL}{100mL}$=2n(NaClO)+nV×10-3,则n(NaClO)=$\frac{1}{2}$(0.02m-nV×10-3)mol,
所以c(NaClO)=$\frac{\frac{1}{2}×(0.02m-nV×1{0}^{-3})}{0.02}$=$\frac{20m-nV}{40}$mol/L;
故答案为:$\frac{20m-nV}{40}$.

点评 本题考查物质的检验与鉴别,题目难度中等,试题综合性强,有利于培养学生的逻辑思维能力和发散思维能力,提高学生的应试能力和学习效率.该类试题需要注意的是进行物质的检验时,要依据物质的特殊性质和特征反应,选择适当的试剂和方法.

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6.某学习小组利用图1装置进行CO2与饱和Na2CO3溶液反应制备NaHCO3.
(1)选取必要的实验装置,正确的连接顺序为CAB(填序号).

(2)为确定制得的固体样品是纯净的NaHCO3,小组同学提出下列实验方案:
甲方案:将样品溶液与饱和澄清石灰水反应,观察现象.
乙方案:将样品溶液与BaCl2溶液反应,观察现象.
丙方案:测定pH法.
丁方案:热重分析法.
①判定甲方案不可行(填“可行”或“不可行”).
②为判定乙方案的可行性,某同学用纯净的NaHCO3配制的溶液,与BaCl2溶液等体积混合进行实验,结果如下:

NaHCO3溶液
BaCl2浓度
0.2mol•L-10.1mol•L-10.02mol•L-1
0.2mol•L-1浑浊浑浊少许浑浊
0.1mol•L-1浑浊少许浑浊无现象
0.02mol•L-1少许浑浊无现象无现象
(i)此实验已可说明乙方案是不可行的.请结合以下数据,并通过计算说明产生浑浊的原因.
[己知:0.l mol•L-1 NaHCO3溶液电离出的c(CO32-)为0.001l mol•L-1,Ksp(BaCO3)=5.1×10-9]
答:Qc=c(Ba2+)×c(CO32-)=$\frac{0.2}{2}$×0.0011=1.1×10-4>5.1×10-9.
(ii)产生浑浊(伴有气体产生)的离子方程式Ba2++2HCO3-=BaCO3↓+CO2↑+H2O.
③用pH计测定的丙方案如下:
取m克的固体样晶溶解于水配成V mL的溶液,用pH计测pH:
还应补充的实验是:另取等质量的分析纯NaHC03溶于水中配成V mL的溶液,用pH计测pH
④进行丁方案实验,得到固体残留率随温度变化的曲线如图2所示,根据A点坐标得到的结沦是制得的固体样品是纯净的NaHCO3.
(残留率=$\frac{剩余固体的质量}{原始固体的质量}$×100%)

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