Question

（2013?廣東）化學實驗有助于理解化學知識，形成化學觀念，提高探究與創新能力，提升科學素養．
（1）如圖1在實驗室中用濃鹽酸與MnO₂共熱制取Cl₂并進行相關實驗．

①下列收集Cl₂的正確裝置是

C

．
②將Cl₂通入水中，所得溶液中具有氧化性的含氯粒子是

Cl₂、HClO、ClO^-

．
③設計實驗比較Cl₂和Br₂的氧化性，操作與現象是：取少量新制氯水和CCl₄于試管中，

加入適量的NaBr溶液，充分振蕩，靜置．溶液分層，

同時下層液體顏色為橙色

（2）能量之間可以相互轉化：電解食鹽水制備Cl₂是將電能轉化為化學能，而原電池可將化學能轉化為電能．設計兩種類型的原電池，探究其能量轉化效率．
限選材料：ZnSO₄（aq），FeSO₄（aq），CuSO₄（aq）；銅片，鐵片，鋅片和導線．
①完成原電池的甲裝置示意圖（如圖2），并作相應標注．
要求：在同一燒杯中，電極與溶液含相同的金屬元素．
②以銅片為電極之一，CuSO₄（aq）為電解質溶液，只在一個燒杯中組裝原電池乙，工作一段時間后，可觀察到負極

溶解

．
③甲乙兩種原電池中可更有效地將化學能轉化為電能的是

甲

，其原因是

甲為①可以保持電流穩定，化學能基本都轉化為電能．而乙為②①②中的活潑金屬還可以與CuSO₄溶液發生置換反應，部分能量轉化為熱能．

．
（3）根據犧牲陽極的陰極保護法原理，為減緩電解質溶液中鐵片的腐蝕，在（2）的材料中應選

鋅片

作陽極．

Answer 1

分析：（1）①氯氣是比空氣重的可溶于水的氣體，依據氯氣物理性質和裝置分析；
②氯氣和水反應生成鹽酸和次氯酸；依據平衡狀態各物質性質分析判斷
③依據氯氣具有氧化性能氧化溴離子為溴單質，溴單質在四氯化碳中溶解度大，據此現象分析判斷設計實驗；
（2）①依據原電池原理和鹽橋的作用，在同一燒杯中，電極與溶液含相同的金屬元素，設計不同的電極為銅和鋅，電解質溶液為硫酸銅和硫酸鋅溶液；
②以銅片為電極之一，CuSO₄（aq）為電解質溶液，只在一個燒杯中組裝原電池乙，則另一電極應比銅活潑做負極；
③從電硫穩定，能量轉化徹底，反應速率快等分析判斷；
（3）牲陽極的陰極保護法原理是原電池中把被保護的金屬設計成正極，另一活潑的金屬做負極．

解答：解：（1）①氯氣是比空氣中的可溶于水水的有毒氣體；
A、導氣管位置正確，因為氯氣比空氣重用向上排氣方法，但只有進氣口，無出氣口，無法排出氣體，故A錯誤；
B、此裝置是用來收集比空氣輕的氣體，若收集氯氣，需要短進長出，故B錯誤；
C、裝置長進短出可以收集比空氣重的氣體氯氣，剩余的氯氣有毒需要用氫氧化鈉溶液吸收，為防止倒吸，用倒扣在水面的漏斗，符合要求，故C正確；
D、氯氣通入NaOH溶液會發生反應．氯氣被氫氧化鈉吸收，不能收集到氯氣，故D錯誤；
故答案為：C；
②將Cl₂通入水中，發生反應Cl₂+H₂O=HCl+HClO，所得溶液中具有氧化性的含氯粒子為Cl₂ HClO ClO^-；
故答案為：Cl₂、HClO、ClO^-；
③氯氣具有氧化性能氧化溴離子為溴單質，溴單質在四氯化碳中溶解度大，可以加入溴化鈉溶液，充分振蕩反應，Cl₂+2Br^-=2Cl^-+Br₂，靜置后溴溶于下層的四氯化碳層呈橙色；
故答案為：加入適量的NaBr溶液，充分振蕩，靜置．溶液分層，同時下層液體顏色為橙色；
（2）①在同一燒杯中，電極與溶液含相同的金屬元素，如圖示設計原電池，鋅做負極，銅做正極，原電池的甲裝置示意圖為：
故答案為：；
②以銅片為電極之一，CuSO_4（aq）為電解質溶液，只在一個燒杯中組裝原電池乙，依據原電池反應的原理，需要選用比銅活潑的鋅做負極，下層原電池，負極發生氧化反應，Zn-2e^-=Zn²⁺，鋅溶解，故答案為：溶解；
③甲乙兩種原電池中可更有效地將化學能轉化為電能的是甲，因為甲可以保持電流穩定，化學能基本都轉化為電能．而乙中的活潑金屬還可以與CuSO₄溶液發生置換反應，部分能量轉化為熱能，故答案為：甲，甲可以保持電流穩定，化學能基本都轉化為電能．而乙中的活潑金屬還可以與CuSO₄溶液發生置換反應，部分能量轉化為熱能；
（3）根據犧牲陽極的陰極保護法原理，是原電池原理的應用，利用被保護的金屬做正極被保護選擇，為減緩電解質溶液中鐵片的腐蝕，應選擇比鐵活潑的金屬做負極，在電池內電路為陽極，稱為犧牲陽極的陰極保護法，材料中 選擇鋅做陽極，故答案為：鋅片．

點評：本題考查了氣體收集方法，離子檢驗試驗設計，原電池裝置設計，鹽橋的作用分析應用，金屬保護的方法和名稱，題目難度中等．