Question

1．某化學研究性小組采用如下裝置（夾持和加熱儀器已略去）電解飽和食鹽水一段時間，并通過實驗測定產物的量來判斷飽和食鹽水的電解率．飽和食鹽水的電解率=$\frac{電解的氯化鈉質量}{總的氯化鈉質量}$×100%

甲方案：利用甲、乙裝置測定飽和食鹽水的電解率
（1）若飽和食鹽水中滴有酚酞，則電解過程中甲裝置中的實驗現象：左右碳棒上都有氣泡產生，左邊碳棒附近溶液變紅．
（2）若洗氣瓶a中盛放的為足量的氫氧化鈉溶液，通過測定洗氣瓶a在電解前后的質量變化來計算飽和食鹽水的電解率，則正確的連接順序為B連C（填A、B、C、D、E等導管口），則洗氣瓶a中發生反應的離子方程式為Cl₂+2OH^-=H₂O+Cl^-+ClO^-．
乙方案：利用甲、丙裝置測定飽和食鹽水的電解率
（3）對于乙方案，有同學提出有兩種方法都可測得飽和食鹽水的電解率
Ⅰ．通過測定硬質玻璃管中氧化銅固體前后質量差來計算飽和食鹽水的電解率
Ⅱ．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
①一同學認為可以在乙方案方法Ⅱ中的裝置中添加一干燥裝置防止外界空氣中的水蒸氣的干擾，則該干燥裝置應與D口連接 （填A、B、C、D、E等導管口）．
②另一同學認為乙方案的方法Ⅰ、Ⅱ測得的實驗結論都不正確，你是否同意？請說明理由同意，在乙方案中氫氣還原氧化銅，氫氣不能全部反應，誤差太大．
丙方案：只利用甲裝置測定飽和食鹽水的電解率
（4）若電解150mL飽和食鹽水一段時間，測得溶液的為pH為14，求飽和食鹽水的電解率16.6%（假設電解前后溶液體積不變，飽和食鹽水密度約為1.33g/mL，溶解度為36.0g）．

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）①利用甲、丙裝置測定飽和食鹽水的電解率，方法Ⅱ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；
②乙方案的方法Ⅰ、Ⅱ測得的實驗結論都不正確，主要是氫氣還原氧化銅過程中不能全部發生反應，造成誤差；
（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，利用溶解度計算150ml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，電解過程中甲裝置中的實驗現象為：左右碳棒上都有氣泡產生，左邊碳棒附近溶液變紅，
故答案為：左右碳棒上都有氣泡產生，左邊碳棒附近溶液變紅；
（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+2OH^-=H₂O+Cl^-+ClO^-；
（3）①利用甲、丙裝置測定飽和食鹽水的電解率，方法Ⅱ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，在乙方案方法Ⅱ中的裝置中添加一干燥裝置防止外界空氣中的水蒸氣的干擾，應連接裝置D處，
故答案為：D；
②乙方案的方法Ⅰ、Ⅱ測得的實驗結論都不正確，主要是氫氣還原氧化銅過程中不能全部發生反應，造成誤差，
故答案為：同意，在乙方案中氫氣還原氧化銅，氫氣不能全部反應，誤差太大；
（4）若電解150mL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=0.15L×1mol/L=0.15mol，由2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑可知，電解的氯化鈉物質的量為0.15mol，其質量=0.15mol×58.5g/mol=8.775g，飽和食鹽水密度約為1.33g/mL，150mL飽和食鹽水質量=1.33g/mL×150ml=199.5g，溶液中含有溶質氯化鈉質量=199.5g×$\frac{36}{100+36}$=52.81g，電解率=$\frac{8.775g}{52.81g}$×100%=16.6%，
故答案為：16.6%．

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．