题目内容

1．某课外小组做电解食盐水的探究实验，现有如图所示所列实验装置，请从其中选择适当的装置并加以组装，要求检验氯气的氧化性，并测定产生氢气的体积．
试回答以下各问：
（1）B极是电解池的阳极，应与电池的M相连．B极发生的电极反应式是2Cl--2e-=Cl2↑；A极的电解池的阴极，应与电池的L极相连，A极的电极反应式是2H++2e-═H2↑．
（2）B极的气体出口应连接装置的顺序是B→D→E→C，其目的是检验氯气的氧化性，除去剩余的氯气，防止污染空气．
（3）A极的气体出口应连接装置的顺序是A→G→F→I，其目的是准确测量阴极产生氢气的体积．
（4）该实验的直流电源，电流表与A、B两极的正确连接顺序是L→A→B→J→K→M．
（5）已知实验中饱和食盐水50mL，电流强度IA，通电时间为tmin，测得生成H2的体积为16.8mL（标准状况），列式计算此时溶液的pH和阿伏加德罗常数的表达式．

分析 （1）电解饱和食盐水，阳极上氯离子失电子，则活性电极不能作阳极，则碳棒为阳极，与正极相连；Fe为阴极，与负极相连，阴极上氢离子得电子；
（2）B极生成氯气，检验氯气的氧化性，还要尾气处理；
（3）A极生成氢气，用排水法测量氢气的体积；
（4）电源负极接电解池的铁棒、碳棒接电流计“-”端，“+”端接电源正极；
（5）根据氢气和氢氧化钠的关系是计算氢氧化钠的物质的量，再根据c=$\frac{n}{V}$计算氢氧化钠浓度，再结合离子积常数计算氢离子浓度，从而得出溶液的pH；在电流强度为I A，通电时间为t min后，计算出溶液中转移的电子的物质的量，依据电荷守恒列式计算．

解答 解：（1）电解饱和食盐水，阳极上氯离子失电子，则活性电极不能作阳极，所以碳棒为阳极，阳极的电极反应为：2Cl--2e-=Cl2↑；Fe为阴极，与负极相连，阴极上氢离子得电子，阴极的电极反应为：2H++2e-═H2↑；
故答案为：阳、M；2Cl--2e-=Cl2↑；阴、L；2H++2e-═H2↑；
（2）B极生成氯气，检验氯气的氧化性，应通过KI淀粉溶液，若变蓝色，说明氯气把KI氧化为单质碘，即氯气有氧化性，氯气有毒还要尾气处理，用氢氧化钠溶液吸收多余的氯气，所以连接装置的顺序是B→D→E→C；
故答案为：B→D→E→C；检验氯气的氧化性，除去剩余的氯气，防止污染空气；
（3）A极生成氢气，用排水法测量氢气的体积，由于氢气的体积为16.8mL，为了减少误差，选用25mL的量筒，则连接装置的顺序是A→G→F→I；
故答案为：A→G→F→I；准确测量阴极产生氢气的体积；
（4）电源负极接电解池的铁棒、碳棒接电流计“-”端，“+”端接电源正极，所以其连接顺序是：L→A→B→J→K→M，
故答案为：A；B；J；K；
（5）根据2NaCl+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2NaOH+H2↑+Cl2↑中氢氧化钠和氢气的关系式知，n（NaOH）=$\frac{0.0168L}{22.4L/mol}$×2=0.0015mol，则c（OH-）=$\frac{0.0015mol}{0.05L}$=0.03mol/L，
c（H+）=$\frac{1{0}^{-14}}{0.03}$=$\frac{1}{3}$×10-12 mol/L，pH=12.41；
在电流强度为I A，通电时间为t min，即60ts后，溶液中生成的氢氧化钠为0.0015mol，则转移的电子为0.0015mol，
依据电荷守恒得到，I•60t=NA×0.0015×1.6×10-19，则NA=2.5×1021It，
答：此时溶液的pH为12.41；阿伏加德罗常数的表达式为2.5×1021It．

点评 本题以电解原理为载体考查了气体的制取、性质的检验等知识点，根据电解原理、物质的性质、物质间的关系等来分析解答即可，难点是仪器连接顺序，根据气体制取装置→检验装置→收集装置→尾气处理装置来排序即可，难度中等．

练习册系列答案
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Ⅱ．部分化学键的键能见下表：
化学键Si-OSi-ClH-HH-ClSi-SiSi-C
键能/
kJ•mol-1		460360436431176347
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