题目内容
15．某课外活动小组设计了如图1所示的装置，控制电流强度适中的情况下用其进行 模拟氯碱工业缓慢电解NaCl溶液及相关实验．由于粗心，实验并未达到预期目的，但也看到了令人很高兴的现象（钠离子交换膜只允许钠离子和水通过）．请帮助他们分析并回答下列问题：
（1）写出B装置中阳极的反应式：Fe-2e-═Fe2+；若阴极产生的气体体积为11.2mL（标准状况），则通过交换膜的钠离子的物质的量为0.001 mol；用平衡移动原理解释阴极区pH增大的原因在阴极发生2H++2e-=H2↑，H+浓度减小，使得H2O?OH-+H+的平衡向右移动，OH-浓度增大，pH增大．
（2）制备氨气的方法有多种，写出实验室制备NH3的化学方程式：2NH4Cl+Ca（OH）2 $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2+2NH3↑+2H2O．
装置D可快速大量地制取NH3，烧瓶内固体宜选用BE．
A．碱石灰 B．生石灰 C．二氧化硅 D．五氧化二磷 E．烧碱
（3）实验时打开止水夹a，关闭止水夹b，观察到A装置中烧瓶内的现象有：
①A烧杯中的水倒吸并产生红色喷泉；
②烧瓶中液面上升到高于左侧尖嘴一定程度后又逐渐下落至与尖嘴相平．
（4）当观察到A装置中的现象后，他们关闭止水夹a，打开止水夹b．再观察C装置，若无现象，说明理由，若有现象，请写出有关反应的化学方程式（是离子反应的写离子方程式）：Fe2++2OH-═Fe（OH）2↓，4Fe（OH）2+2H2O+O2═4Fe（OH）3或写成总反应式：4Fe2++8OH-+2H2O+O2═4Fe（OH）3↓．
（5）为了达到该实验的目的，小组同学进行改进，先将Fe极材料（填“Fe”或“Pt”）更换，若要验证该实验的阳极产物，还需在B、C装置之间添加一个装置，试在如图2的方框中画出此装置图并标出所需试剂
．
分析 （1）电解氯化钠时，在电解池的阳极是活泼电极铁本身失去电子发生氧化反应，即阴极上是电解质中的阳离子发生得电子的还原反应；在阴极发生2H++2e-=H2↑，通过阳离子交换膜的阳离子为+1价离子，根据n=$\frac{V}{{V}_{m}}$计算氢气的物质的量，根据电子转移守恒计算阳离子的物质的量，电解中H+浓度减小，使得H2O?OH-+H+的平衡向右移动；
（2）实验室制备氨气是利用固体氯化和氢氧化钙加热反应生成氨气；生石灰与水反应生成氢氧化钙，放出大量的热，烧碱溶于氨水中的水放出大量的热，有利于氨气的逸出；
（3）装置A是引发喷泉实验的装置，烧瓶内外存在压强差时就会产生喷泉，根据大气压强原理确定喷泉实验结束时的液面高低变化情况，根据溶液的酸碱性确定溶液颜色的变化情况；
（4）氢氧化钠可以和含有亚铁离子的盐发生反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁易被氧化为氢氧化铁红褐色沉淀；
（5）在电解饱和食盐水时，要实现电解氯化钠溶液的目的，应该选择惰性电极进行电解，阳极产物为氯气，选择验证氯气存在的装置．
解答 解：（1）在电解池的阳极是活泼电极本身失去电子发生氧化反应，Fe-2e-═Fe2+，阴极上是电解质中的阳离子氢离子发生得电子的还原反应，即2H2O+2e-═H2↑+2OH-（或2H++2e-═H2↑），在阴极产生氢气的物质的量为$\frac{11.2×1{0}^{-3}L}{22.4L/mol}$=0.0005mol，通过阳离子交换膜的阳离子为+1价离子，故交换膜的阳离子的物质的量为0.0005mol×2=0.001mol，电解中阴极H+浓度减小，使得H2O?OH-+H+的平衡向右移动，溶液的pH增大，
故答案为：Fe-2e-═Fe2+；0.001；在阴极发生2H++2e-=H2↑，H+浓度减小，使得H2O?OH-+H+的平衡向右移动，OH-浓度增大，pH增大；
（2）实验室制备氨气是利用固体氯化和氢氧化钙加热反应生成氨气，反应的化学方程式为：2NH4Cl+Ca（OH）2 $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2+2NH3↑+2H2O，生石灰与氨水中的水反应生成氢氧化钙，放出大量的热，有利于氨气的逸出；碱石灰为碱性干燥剂，常用来干燥氨气，二氧化硅与氨水不反应、五氧化二磷与氨水反应吸收氨气，烧碱溶于氨水中的水放出大量的热，有利于氨气的逸出，所以BE符合，
故答案为：2NH4Cl+Ca（OH）2 $\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$CaCl2+2NH3↑+2H2O；
（3）在电解池中，因为在阴极铂电极上产生了氢气，所以导致A烧杯中气压增大，氨气和水接触后，因氨气极易溶于水导致水倒吸并产生红色喷泉，当烧瓶中液面上升到高于左侧导管一定程度后又逐渐下落至与导管相平时，烧瓶内外压强相等，喷泉现象结束，由于氨水显碱性，所以最后A烧杯溶液呈红色，并且在导管有气泡氢气溢出，
故答案为：A烧杯中的水倒吸并产生红色喷泉；
（4）在A装置中的喷泉实验后，关闭止水夹a，打开止水夹b，C装置中，含有亚铁离子的盐和其中的氢氧化钠发生反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁易被氧化为氢氧化铁红褐色沉淀，即Fe2++2OH-═Fe（OH）2↓，4Fe（OH）2+2H2O+O2═4Fe（OH）3或写成总反应式：4Fe2++8OH-+2H2O+O2═4Fe（OH）3↓，
故答案为：Fe2++2OH-═Fe（OH）2↓，4Fe（OH）2+2H2O+O2═4Fe（OH）3或写成总反应式：4Fe2++8OH-+2H2O+O2═4Fe（OH）3↓；
（5）在电解饱和食盐水时，要实现电解氯化钠溶液的目的，应该选择惰性电极进行电解，可以把Fe电极换成Pt等惰性电极或将装置中两电极换位置等，惰性电极电解氯化钠溶液，阳极电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，验证氯气，可选择淀粉碘化钾溶液，氯气可将碘化钾氧化生成碘，能使淀粉碘化钾溶液变蓝色，所以在B、C装置之间添加一个装置为，
故答案为：Fe；．
点评 本题考查较为综合，考查了电化学中的电解原理和化学计算等等问题，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，为高考常见题型，难度中等，注意电解NaCl溶液知识的把握，是对学生综合能力的考查，需要学生具有扎实的基础与分析解决问题的能力．
一本好题口算题卡系列答案
| A． | 1：1 | B． | 2：1 | C． | 2：3 | D． | 1：3 |
将V1mL1.0mol•L-1 H2SO4溶液和V2mL未知浓度的NaOH溶液混合均匀后测量并记录溶液温度，实验结果如图所示（实验中始终保持V1+V2=50mL）．下列叙述不正确的是（ ）| A． | 做该实验时环境温度可能为20℃ | B． | 该实验表明化学能可以转化为热能 | ||
| C． | NaOH溶液的浓度约是1.5mol•L-1 | D． | 该实验表明中和反应是放热反应 |
| A． | 等物质的量的CaCl2和CaO2含有的离子数 | |
| B． | 等温等压下，质子数相等的CO、N2、C2H2三种气体含有的原子数 | |
| C． | 同温、同压、同体积的CO和NO含有的质子数 | |
| D． | 物质的量相同的铁和铝分别与足量氯气完全反应时转移的电子数 |
| A． | Na2O2与水反应：Na2O2+H2O=2Na++2OH-+O2↑ | |
| B． | 用惰性电极电解MgCl2溶液：2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2OH-+H2↑+Cl2↑ | |
| C． | 硫酸亚铁溶液中加入酸化的双氧水：2Fe2++2H++H2O2=2Fe3++2H2O | |
| D． | Ba（OH）2溶液中加入过量的NaHSO4溶液：Ba2++SO42-+OH-+H+=BaSO4↓+H2O |