Question

6．水是人類寶貴的自然資源，也是一種重要的化工原料．如圖是電解水原理的實驗裝置圖．
（1）寫出電解水的化學方程式，若為氧化還原反應，請用雙線橋表示出電子的轉移方向和數目．
．
（2）假設電解了3.6gH₂O，請完成下表．

	質  量	物質的量	O2與H2的體積比（同溫同壓下）
O2	3.2g	0.1mol	1：2
H2	0.4g	0.2mol

（3）若在47.8gH₂O（過量）中加入2.3gNa．鈉與水反應的離子方程式為2Na+2 H₂O═2Na⁺+2OH^-+H₂↑，，反應后得到的溶液中溶質是NaOH，溶質的質量分數為8%，若要計算該溶液中溶質的物質的量濃度，則還需要溶液密度（填物理量）．
（4）若在電解水后收集到O₂體積為22.4mL（在標準狀況下），則收集到的H₂的質量0.004g．

Answer 1

分析 （1）發生反應：2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，轉移電子數目為4e^-；
（2）根據n=$\frac{m}{M}$計算水的物質的量，根據2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑計算；
（3）發生反應：2Na+2 H₂O═2NaOH+H₂↑，反應后溶液中溶質為NaOH，根據放出計算生成NaOH、氫氣質量，溶液質量=水的質量+鈉的質量-氫氣質量，進而計算溶液中NaOH質量分數，根據n=$\frac{m}{M}$可以得到NaOH物質的量，要計算該溶液中溶質的物質的量濃度，需要溶液體積，由于可以獲得溶液質量，還需要溶液密度；
（4）根據n=$\frac{V}{{V}_{m}}$計算氧氣物質的量，根據方程式計算生成氫氣物質的量，再根據m=nVm計算氫氣質量．

解答 解：（1）發生反應：2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，轉移電子數目為4e^-，用雙線橋表示出電子的轉移方向和數目為：，
故答案為：；
（2）3.6gH₂O的物質的量為$\frac{3.6g}{18g/mol}$=0.2mol，
2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑
2         2     1
0.2mol  0.2mol  0.1mol
故生成氧氣質量為0.1mol×32g/mol=3.2g，失去氫氣質量為0.2mol×2g/mol=0.4g，
同溫同壓下O₂與H₂的體積比為0.1mol：0.2mol=1：2，
故答案為：

	質 量	物質的量	O2與H2的體積比（同溫同壓下）
O2	3.2g	0.1mol	1：2
H2	0.4g	0.2mol

；
（3）發生反應：2Na+2 H₂O═2NaOH+H₂↑，反應離子方程式為：2Na+2 H₂O═2Na⁺+2OH^-+H₂↑，反應后溶液中溶質為NaOH，
2Na+2 H₂O═2NaOH+H₂↑
46          80   2
2.3g        x    y
故x=$\frac{2.3g×80}{46}$=4g
y=$\frac{2.3g×2}{46}$=0.1g
反應后溶液質量為2.3g+47.8g-0.1g=50g，
故溶液中NaOH質量分數為$\frac{4g}{50g}$×100%=8%，
根據n=$\frac{m}{M}$可以得到NaOH物質的量，要計算該溶液中溶質的物質的量濃度，需要溶液體積，由于可以獲得溶液質量，還需要溶液密度；
故答案為：2Na+2 H₂O═2Na⁺+2OH^-+H₂↑；NaOH；80%；溶液密度；
（4）氧氣物質的量為$\frac{0.0224L}{22.4L/mol}$=0.001mol，由2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑，可知生成氫氣為0.001mol×2=0.002mol，故生成氫氣質量為0.002mol×2g/mol=0.004g，
故答案為：0.004g．

點評 本題考查化學方程式計算、氧化還原反應、溶液濃度有關計算等，注意掌握用單線橋、雙線橋表示電子轉移數目與方向．