Question

9．請從圖中選用必要的裝置進行電解飽和食鹽水的實驗，要求測定產生的氫氣的體積（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↑，B極發生的電極反應式是2Cl^--2e^-=Cl₂↑．
（2）設計上述氣體實驗裝置時，各接口的正確連接順序為：
A接G、F接H；B接D、E接C．
（3）在實驗中，盛有KI淀粉溶液的容器中發生反應的離子方程式為Cl₂+2I^-=I₂+2Cl^-．
（4）已知飽和食鹽水50mL（假設NaCl足量且忽略溶液體積變化），某時刻測得H₂體積為16.8mL（標準狀況）．此時溶液pH約為12.5．（lg2=0.3，lg3=0.5，lg5=0.7）
（5）已知甲烷燃料電池采用鉑為電極材料，兩電極上分別通入CH₄和O₂，電解質為KOH溶液．某研究小組將甲烷燃料電池作為電源，進行上述飽和食鹽水電解實驗．若甲烷通入量為1L（標準狀況），且反應完全，則理論上通過電解池的電量為$\frac{1}{22.4}$×8×6.02×10²³×1.60×10^-19C（已知N_A=6.02×10²³mol^-1，電子電荷為1.60×10^-19C，列式表示即可）．

Answer 1

分析 （1）A是陰極、B是陽極，用惰性電極電解飽和食鹽水時，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）氯氣具有強氧化性，能氧化碘離子生成碘，碘遇淀粉試液變藍色，所以可以用淀粉KI溶液檢驗氯氣的氧化性，氯氣有毒不能排空，應該用堿液吸收尾氣；氫氣不易溶于水，可以采用排水法收集氫氣；
（3）氯氣和碘離子發生置換反應生成碘和氯離子；
（4）根據電解飽和食鹽水的方程式：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，利用公式C=$\frac{n}{V}$來計算NaOH的物質的量濃度，然后求出氫離子的濃度，最后求出PH；
（5）根據得失電子守恒結合關系式1 mol CH₄～8 mol e^-計算．

解答 解：（1）A是陰極、B是陽極，用惰性電極電解飽和食鹽水時，陰極上氫離子放電生成氫氣，陽極上氯離子放電生成氯氣，所以陰極、陽極電極反應式分別為2H⁺+2e^-=H₂↑、2Cl^--2e^-=Cl₂↑，故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；2Cl^--2e^-=Cl₂↑；
（2）氯氣具有強氧化性，能氧化碘離子生成碘，碘遇淀粉試液變藍色，所以可以用淀粉KI溶液檢驗氯氣的氧化性，氯氣有毒不能排空，應該用堿液吸收尾氣；氫氣不易溶于水，可以采用排水法收集氫氣，所以儀器連接順序是A接G、F接H；B接D、E接C，
故答案為：G；F；H；D；E；C；
（3）氯氣和碘離子發生置換反應生成碘和氯離子，離子方程式為Cl₂+2I^-=I₂+2Cl^-，故答案為：Cl₂+2I^-=I₂+2Cl^-；
（4）因電解飽和食鹽水的方程式：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，當產生的H₂的體積為16.8mL即$\frac{0.0168L}{22.4L/mol}$=0.00075mol時，生成氫氧化鈉的物質的量為0.0015mol，所以溶液中NaOH的物質的量濃度=$\frac{0.0015}{0.05}$═0.03mol/L，所以氫離子的濃度為$\frac{10{\;}^{-14}}{0.03}$=$\frac{1}{3}$×10^-12mol/L，所以pH=12.5，故答案為：12.5；
（5）根據得失電子守恒，可得：1 mol CH₄～8 mol e^-，則電池甲烷通入量為1 L（標準狀況），所以電解池通過的電量為$\frac{1}{22.4}$×8×6.02×10²³×1.60×10^-19C，故答案為：$\frac{1}{22.4}$×8×6.02×10²³×1.60×10^-19C．

點評 本題以電解原理為載體考查實驗基本操作及物質性質，明確實驗目的是解本題關鍵，根據實驗目的及物質性質選取合適的實驗裝置及連接順序，難點是實驗儀器的連接順序，題目難度不大．