Question

4．电解饱和食盐水的原理如图所示．
（1）检验气体A所用试剂是湿润的淀粉碘化钾试纸．
（2）产生B的电极反应式是2H⁺+2e^-=H₂↑．
（3）电解饱和食盐水的离子方程式是2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑．
（4）溶液C的溶质是NaOH．
（5）电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2～3．用化学平衡移动原理解释稀盐酸的作用：Cl₂与水的反应为Cl₂+H₂O?HCl+HClO，增大HCl的浓度使平衡逆向移动．减少Cl₂在水中的溶解，有利于Cl₂的逸出．
（6）采用无膜电解槽电解饱和食盐水，可制取氯酸钠，同时生成氢气，现制得氯酸钠213.0g，则生成标准状况下氢气134.4L．
（7）当阳极产生224L（标准状况）气体时，设阴极室溶液体积为2000L，则阴极室溶液的pH=12．

Answer 1

分析 （1）依据装置图左边接电源正极为阳极，氯离子失电子放出A为氯气，氯气能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝；
（2）右边接负极为阴极，氢离子得电子放出氢气；
（3）电解饱和食盐水，依据电极反应判断生成产物，书写离子方程式；
（4）根据右边接负极为阴极，氢离子得电子放出氢气，剩余氢氧根与移动过来的钠离子结合成氢氧化钠溶液分析；
（5）根据阳极产物和平衡移动原理分析；
（6）根据得失电子守恒，NaCl转化为NaClO₃所失去的电子等于H₂O转化为H₂所得到的电子，由氯酸钠的质量求出氯酸钠的物质的量，进而求出NaCl转化为NaClO₃所失去的电子的物质的量，最后求出生成氢气在标准状况下的体积；
（7）根据反应物、产物写出相应的电解方程式，根据方程式进行计算．

解答 解：（1）由装置图左边接电源正极为阳极，氯离子失电子放出A为氯气，氯气能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，则检验气体氯气所用试剂是湿润的淀粉碘化钾试纸，故答案为：湿润的淀粉碘化钾试纸；
（2）右边接负极为阴极，氢离子得电子放出氢气，电极反应式为2H⁺+2e^-=H₂↑，故答案为：2H⁺+2e^-=H₂↑；
（3）电解饱和食盐水，溶液中的氯离子在阳极失电子生成氯气，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生成氢氧化钠，反应的离子方程式：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，故答案为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
（4）装置图右边接负极为阴极，氢离子得电子放出氢气，氢氧根离子浓度增大，剩余溶液C为氢氧化钠溶液，故答案为：NaOH；
（5）电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2～3的作用是促使化学平衡Cl₂+H₂O?HCl+HClO向左移动，减少Cl₂在水中的溶解，有利于Cl₂的逸出，
故答案为：Cl₂与水的反应为Cl₂+H₂O?HCl+HClO，增大HCl的浓度使平衡逆向移动．减少Cl₂在水中的溶解，有利于Cl₂的逸出；
（6）由NaCl转化为NaClO₃，失去电子数为6，H₂O转化为H₂，得到的电子数为2，
设产生的H₂体积为VL，
由得失电子守恒得：6×$\frac{213.0g}{116.5g•mol{\;}^{-1}}$=2×$\frac{V}{22.4}$； 解得V=134.4L．
故答案为：134.4；
（7）因电解饱和食盐水的方程式：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，阳极产生224L（标准状况）气体时，即10molCl₂时，生成氢氧化钠的物质的量为20mol，所以溶液中NaOH的物质的量浓度=$\frac{20}{2000}$═0.01mol/L，所以氢离子的浓度为$\frac{10{\;}^{-14}}{0.01}$=1×10^-12mol/L，pH=12，故答案为：12．

点评 本题考查了电解池原理的分析应用，主要是电极反应，电极判断，电极反应式的书写，化学方程式的计算，难度不大，注意掌握化学方程式的计算是解题的关键．