Question

4．某小組用如圖裝置（其它儀器略）電解食鹽水，通過測定產物的量計算食鹽水的電解率． 食鹽水的電解率=（電解的氯化鈉質量/總的氯化鈉質量）×100%

[甲方案]：利用甲、乙裝置測定食鹽水的電解率．
（1）電解食鹽水的離子方程式2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cl₂↑+2H₂↑+2OH^-；若甲中滴有酚酞，則電解時甲中左邊（填“左”或“右”）碳棒附近溶液變紅．
（2）若a中盛足量NaOH溶液，測定a在電解前后質量變化計算食鹽水的電解率，正確連接順序為B連C（填A、B、C、D、E導管口），a中的化學方程式為Cl₂+2NaOH=H₂O+NaCl+NaClO．
[乙方案]：利用甲、丙裝置測定食鹽水的電解率．
（3）若將A接E，通過測定丙中b裝置或氧化銅硬質玻璃管反應前后質量差計算食鹽水的電解率，則c中應該盛的試劑是濃硫酸．某同學認為該方案測得的實驗結果不準確，你認為其可能的原因是氫氣還原氧化銅時，氫氣不能全部反應，誤差太大．
[丙方案]：只利用甲裝置測定食鹽水的電解率．
（4）常溫時，稱取58.5gNaCl溶于水配成200mL溶液，置于甲中電解一段時間，所得溶液pH為14，則食鹽水的電解率為20.0%（電解前后溶液體積不變，Na-23、Cl-35.5）．

Answer 1

分析 （1）甲裝置電解飽和食鹽水，左側碳棒連接電源負極，為陰極，右側碳棒連接電源正極，為陽極，溶液中氯離子在陽極上失電子生成氯氣，氫離子在陰極得到電子生成氫氣，陰極附近氫氧根離子濃度增大，遇到酚酞溶液變紅色；
（2）甲裝置中B口導出的氣體為氯氣，用氫氧化鈉溶液吸收氯氣，反應生成氯化鈉、次氯酸鈉與水；
（3）通過測定丙裝置中除硬質玻璃管外的某裝置前后質量差來計算飽和食鹽水的電解率，是利用U形管測定氫氣還原氧化銅過程中生成的水蒸氣，要防止外界空氣中的水蒸氣等被U形管中堿石灰吸收，結合氫氣還原氧化銅時，氫氣不能全部反應來考慮；
（4）根據溶液pH計算氫氧根離子濃度，結合化學方程式計算反應的氯化鈉質量，計算200ml溶液中氯化鈉的質量，用反應的氯化鈉質量除以原溶液中氯化鈉質量得到食鹽水的電解率．

解答 解：（1）甲裝置電解飽和食鹽水，左側碳棒連接電源負極，為陰極，右側碳棒連接電源正極，為陽極，溶液中氯離子在陽極上失電子生成氯氣，氫離子在陰極得到電子生成氫氣，陰極附近氫氧根離子濃度增大，遇到酚酞溶液變紅色，電解氯化鈉的總反應為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cl₂↑+2H₂↑+2OH^-，
故答案為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cl₂↑+2H₂↑+2OH^-；左；
（2）甲裝置中B口導出的氣體為氯氣，用氫氧化鈉溶液吸收氯氣，則裝置B連C，反應生成氯化鈉、次氯酸鈉與水，離子方程式為：Cl₂+2OH^-=H₂O+Cl^-+ClO^-，
故答案為：B；C；Cl₂+2NaOH=H₂O+NaCl+NaClO；
（3）利用甲、丙裝置測定飽和食鹽水的電解率，通過測定丙裝置中除硬質玻璃管外的某裝置前后質量差來計算飽和食鹽水的電解率，是利用U形管測定氫氣還原氧化銅過程中生成的水蒸氣，裝置中添加一干燥裝置防止外界空氣中的水蒸氣的干擾，c中應該盛的試劑是濃硫酸，氫氣還原氧化銅時，氫氣不能全部反應，所以該方案測得的實驗結果不準確，故答案為：濃硫酸；氫氣還原氧化銅時，氫氣不能全部反應，誤差太大；
（4）若電解200mL飽和食鹽水一段時間，測得溶液的為pH為14，則c（H⁺）=10^-14mol/L，c（OH^-）=1mol/L，氫氧根離子物質的量=0.2L×1mol/L=0.2mol，由2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑可知，電解的氯化鈉物質的量為0.2mol，其質量=0.2mol×58.5g/mol=11.7g，$\frac{11.7g}{58.5g}$×100%=20%，
故答案為：20%．

點評 本題考查電解原理應用、定量測定實驗、對裝置的分析評價等，關鍵是對實驗原理的理解，側重考查學生對基礎知識的遷移應用，題目難度中等．