Question

14．請從圖中選用必要的裝置進行電解飽和食鹽水的實驗，要求測定產生氫氣的體積（大于25mL），并檢驗氯氣的氧化性．

（1）A極發生的電極反應式是：2H⁺+2e^-═H₂↑電解飽和食鹽水的化學方程式：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑．
（2）電源、電流表與A，B兩極的正確連接順序為：L→A→B→J→K→M．
（3）設計上述氣體實驗裝置時，各接口的正確連接順序為：H接F、G接A，B接D、E接C．
（4）已知飽和食鹽水50mL，某時刻測得H₂體積為5.6mL（標準狀況）．此時溶液pH約為12．

Answer 1

分析 （1）要用鐵棒和碳棒作電解電解氯化鈉溶液制取氫氣，則鐵作陰極，碳棒作正極，陰極上氫離子放電生成氫氣，陽極上氯離子放電生成氯氣；
（2）電源負極接電解池的鐵棒、碳棒接電流計“-”端，“+”端接電源正極；
（3）用碘化鉀溶液檢驗氯氣的氧化性，用氫氧化鈉溶液處理氯氣的尾氣；用排水法收集氫氣，用50mL量筒盛放排出的水，注意導氣管遵循“長進短出”原則；
（4）根據氫氣和氫氧化鈉的關系是計算氫氧化鈉的物質的量，再根據c=$\frac{n}{V}$計算氫氧化鈉濃度，再結合離子積常數計算氫離子濃度，從而得出溶液的pH．

解答 解：（1）要用鐵棒和碳棒作電解電解氯化鈉溶液制取氫氣，則鐵作陰極，碳棒作正極，陰極鐵上氫離子得電子發生還原反應，電極反應式為2H⁺+2e^-═H₂↑，陽極碳棒上氯離子失電子發生氧化反應，電極反應式為2Cl^--2e^-═Cl₂↑，同時溶液中還產生氫氧化鈉，所以電池反應式為 2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，
故答案為：2H⁺+2e^-═H₂↑；2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
（2）電源負極接電解池的鐵棒、碳棒接電流計“-”端，“+”端接電源正極，所以其連接順序是A、B、J、K，
故答案為：A；B；J；K；
（3）電解池左邊A導管口產生H₂，右邊B導管口產生Cl₂，以電解池為中心，相應裝置的作用：所以其連接順序是：H←F←G←A，B→D→E→C，
故答案為：H；F；G；D；E；C；
（4）根據2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑中氫氧化鈉和氫氣的關系式知，n（NaOH）=$\frac{\frac{5.6×1{0}^{-3}L}{22.4L/mol}}{1}$=5.0×10^-4 mol，
根據原子守恒得n（OH^-）=5.0×10^-4 mol，c（OH^-）=（5.0×10^-4 mol）÷（50×10^-3 L）=10^-2 mol/L，c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{c（O{H}^{-}）}$=$\frac{1{0}^{-14}}{0.02}$=10^-12 mol/L，pH=-lg10^-12=12，
故答案為：12．

點評 本題以電解原理為載體考查了氣體的制取、性質的檢驗等知識點，根據電解原理、物質的性質、物質間的關系等來分析解答即可，難點是儀器連接順序，根據氣體制取裝置→檢驗裝置→收集裝置→尾氣處理裝置來排序即可，難度中等．