Question

9．请从图中选用必要的装置进行电解饱和食盐水的实验，要求测定产生的氢气的体积（大于25mL），并检验氯气的氧化性．

（1）A极发生的电极反应式是2H⁺+2e^-=H₂↑，B极发生的电极反应式是2Cl^--2e^-=Cl₂↑．
（2）设计上述气体实验装置时，各接口的正确连接顺序为：
A接G、F接H；B接D、E接C．
（3）在实验中，盛有KI淀粉溶液的容器中发生反应的离子方程式为Cl₂+2I^-=I₂+2Cl^-．
（4）已知饱和食盐水50mL（假设NaCl足量且忽略溶液体积变化），某时刻测得H₂体积为16.8mL（标准状况）．此时溶液pH约为12.5．（lg2=0.3，lg3=0.5，lg5=0.7）
（5）已知甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入CH₄和O₂，电解质为KOH溶液．某研究小组将甲烷燃料电池作为电源，进行上述饱和食盐水电解实验．若甲烷通入量为1L（标准状况），且反应完全，则理论上通过电解池的电量为$\frac{1}{22.4}$×8×6.02×10²³×1.60×10^-19C（已知N_A=6.02×10²³mol^-1，电子电荷为1.60×10^-19C，列式表示即可）．

Answer 1

分析 （1）A是阴极、B是阳极，用惰性电极电解饱和食盐水时，阴极上氢离子放电生成氢气，阳极上氯离子放电生成氯气；
（2）氯气具有强氧化性，能氧化碘离子生成碘，碘遇淀粉试液变蓝色，所以可以用淀粉KI溶液检验氯气的氧化性，氯气有毒不能排空，应该用碱液吸收尾气；氢气不易溶于水，可以采用排水法收集氢气；
（3）氯气和碘离子发生置换反应生成碘和氯离子；
（4）根据电解饱和食盐水的方程式：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，利用公式C=$\frac{n}{V}$来计算NaOH的物质的量浓度，然后求出氢离子的浓度，最后求出PH；
（5）根据得失电子守恒结合关系式1 mol CH₄～8 mol e^-计算．

解答 解：（1）A是阴极、B是阳极，用惰性电极电解饱和食盐水时，阴极上氢离子放电生成氢气，阳极上氯离子放电生成氯气，所以阴极、阳极电极反应式分别为2H⁺+2e^-=H₂↑、2Cl^--2e^-=Cl₂↑，故答案为：2H⁺+2e^-=H₂↑；2Cl^--2e^-=Cl₂↑；
（2）氯气具有强氧化性，能氧化碘离子生成碘，碘遇淀粉试液变蓝色，所以可以用淀粉KI溶液检验氯气的氧化性，氯气有毒不能排空，应该用碱液吸收尾气；氢气不易溶于水，可以采用排水法收集氢气，所以仪器连接顺序是A接G、F接H；B接D、E接C，
故答案为：G；F；H；D；E；C；
（3）氯气和碘离子发生置换反应生成碘和氯离子，离子方程式为Cl₂+2I^-=I₂+2Cl^-，故答案为：Cl₂+2I^-=I₂+2Cl^-；
（4）因电解饱和食盐水的方程式：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，当产生的H₂的体积为16.8mL即$\frac{0.0168L}{22.4L/mol}$=0.00075mol时，生成氢氧化钠的物质的量为0.0015mol，所以溶液中NaOH的物质的量浓度=$\frac{0.0015}{0.05}$═0.03mol/L，所以氢离子的浓度为$\frac{10{\;}^{-14}}{0.03}$=$\frac{1}{3}$×10^-12mol/L，所以pH=12.5，故答案为：12.5；
（5）根据得失电子守恒，可得：1 mol CH₄～8 mol e^-，则电池甲烷通入量为1 L（标准状况），所以电解池通过的电量为$\frac{1}{22.4}$×8×6.02×10²³×1.60×10^-19C，故答案为：$\frac{1}{22.4}$×8×6.02×10²³×1.60×10^-19C．

点评 本题以电解原理为载体考查实验基本操作及物质性质，明确实验目的是解本题关键，根据实验目的及物质性质选取合适的实验装置及连接顺序，难点是实验仪器的连接顺序，题目难度不大．