Question

5．某溫度下，將一定量密度為1.15g/cm³的氯化鈉溶液通以直流電用惰性電極進行電解，設氯化鈉恰好完全電解，且無其它反應發生，得到溶液中氧元素質量分數為80%．
（1）電解時發生的反應的化學方程式為2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH；
（2）電解后溶液中溶質和溶劑的物質的量之比為1：10；
（3）計算原氯化鈉溶液的物質的量濃度（結果保留三位有效數字）．

Answer 1

分析 （1）用惰性電極電解飽和氯化鈉溶液，陰極上水得電子生成氫氣和氫氧根離子，陽極上氯離子失電子生成氯氣；
（2）電解后溶液中溶質為NaOH，溶劑是水，設NaOH的物質的量為xmol，水的物質的量為ymol，根據O原子守恒知，n（O）=n（NaOH）+n（H₂O）=（x+y）mol，O元素質量分數=$\frac{16g/mol×（x+y）mol}{40xg+18yg}×100%$=80%，據此計算x、y之比；
（3）根據方程式知2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH，n（Cl₂）=n（H₂）=$\frac{1}{2}$n（NaOH），根據NaOH計算析出HCl的質量，結合溶液密度計算溶液體積，根據Na原子守恒計算n（NaCl），從而計算原溶液物質的量濃度．

解答 解：（1）用惰性電極電解飽和氯化鈉溶液，陰極上水得電子生成氫氣和氫氧根離子，陽極上氯離子失電子生成氯氣，電池反應式為2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH，
故答案為：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH；
（2）電解后溶液中溶質為NaOH，溶劑是水，設NaOH的物質的量為xmol，水的物質的量為ymol，根據O原子守恒知，n（O）=n（NaOH）+n（H₂O）=（x+y）mol，O元素質量分數=$\frac{16g/mol×（x+y）mol}{40xg+18yg}×100%$=80%，
x：y=1：10，故答案為：1：10；
（3）設電解后溶質的物質的量為1mol、溶劑的物質的量為10mol，
根據方程式知2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH，n（Cl₂）=n（H₂）=$\frac{1}{2}$n（NaOH）=$\frac{1}{2}$×1mol=0.5mol，
析出氣體相對于HCl，則析出氣體質量=0.5mol×2×36.5g/mol=36.5g，原溶液質量=40g/mol×1mol+18g/mol×10mol+36.5g=256.5g，溶液體積=$\frac{256.5g}{1.15g/mL}$=0.223L，
根據Na原子守恒得n（NaCl）=n（NaOH）=1mol，則c（NaCl）=$\frac{1mol}{0.223L}$=4.48mol/L，
答：原氯化鈉溶液的物質的量濃度4.48mol/L．

點評 本題以電解原理為載體考查物質的量有關計算，為高頻考點，側重考查學生分析計算能力，明確各個物理量之間關系是解本題關鍵，注意電解后溶液中溶質成分，注意原溶液質包含生成氣體質量，為易錯點．