Question

7．某化學興趣小組設計如下方案測定飽和食鹽水的電解率．
[提示：飽和食鹽水的電解率=（電解的氯化鈉質量/總的氯化鈉質量）×100%]
方案一：連接圖甲、乙裝置，在洗氣瓶a中盛放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．

（1）正確的連接順序為導管口B（填“A”或“B”）連導管口C，若事先往甲裝置的飽和食鹽水中滴入酚酞，則電解過程甲裝置中鐵棒（填“鐵棒”或“碳棒”）附近的溶液變紅．
（2）電解飽和食鹽水總反應的化學方程式為2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑．
方案二：利用甲裝置電解后的溶液，通過中和滴定來測定飽和食鹽水的電解率．
（3）部分實驗過程如下：
①用堿式滴定管（填“酸式滴定管”或“堿式滴定管”）量取10.00mL電解后的溶液，加入錐形瓶中；
②向錐形瓶中加入幾滴酚酞試液，用0.2000mol•L^-1標準鹽酸滴定待測液，邊滴邊搖動錐形瓶，直到滴入最后一滴時，錐形瓶中溶液顏色由紅色變無色，并保持半分鐘不褪色時停止滴定；
③該小組所測實驗數據如表：

實驗序號	鹽酸體積（mL）
第一組	19.90
第二組	24.70
第三組	20.10
第四組	20.00

未電解前飽和食鹽水的物質的量濃度為5.4mol•L^-1，經計算，求出該食鹽水的電解率為7.4%．
④下列操作，會導致實驗結果偏低的是AB（填序號）．
A．滴定時錐形瓶中液滴飛濺出來
B．滴定前讀數時平視，終點讀數時俯視
C．錐形瓶用蒸餾水洗凈后沒用待測液潤洗
D．酸式滴定管尖端氣泡沒有排除，滴定后消失．

Answer 1

分析 （1）氫氧化鈉溶液可以吸收氯氣發生反應，電解池中B端為陽極生成氯氣，裝置B連C；依據甲裝置圖分析電解飽和食鹽水，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）電解飽和食鹽水，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，據此書寫電解反應；
（3）①電解氯化鈉得到的是氫氧化鈉溶液；
②用鹽酸滴定氫氧化鈉溶液，加入酚酞作指示劑，則滴定達到終點時，溶液顯示中性，據此確定滴定終點；
③根據電解后得到氫氧化鈉的濃度計算電解了的氯化鈉的量，進而計算電解率；
④根據c（NaOH）=$\frac{c（HCl）•V（HCl）}{V（NaOH）}$分析不當操作對V（HCl）的影響，以此判斷濃度的誤差．

解答 解：（1）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，氫氧化鈉溶液可以吸收氯氣發生反應，電解池中B端為陽極生成氯氣，裝置B連C，甲裝置圖分析電解飽和食鹽水，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：碳棒上有氣泡產生，鐵棒附近溶液變紅，
故答案為：B；鐵棒；
（2）電解飽和食鹽水，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，電解反應為：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；故答案為：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
（3）①電解氯化鈉得到的是氫氧化鈉溶液，應選擇堿式滴定管量取10.00mL電解后的溶液，加入錐形瓶中，故答案為：堿式滴定管；
②用鹽酸滴定氫氧化鈉溶液，加入酚酞作指示劑，滴入最后一滴時，錐形瓶中溶液顏色由紅色變無色，并保持半分鐘不褪色；故答案為：滴入最后一滴時，錐形瓶中溶液顏色由紅色變無色，并保持半分鐘不褪色；
③2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，電解消耗鹽酸的體積是：$\frac{19.90+20.10+20.00}{3}$mL=20.00mL，消耗鹽酸的物質的量：0.02L×0.2mol/L=0.004mol，所以100mL電解液中，電解的氯化鈉物質的量為0.004mol，質量=0.004mol×58.5g/mol=0.234g，10mL溶液氯化鈉溶液中含有溶質氯化鈉質量=5.4mol/L×0.01L×58.5g/mol=3.159g，電解率=$\frac{0.234g}{3.159g}×100%$=7.4%；故答案為：7.4%；
④A．滴定時錐形瓶中液滴飛濺出來，則待測液的量減小，所以消耗鹽酸體積減小，結果偏低，故正確；
B．滴定前讀數時平視，終點讀數時俯視，則消耗鹽酸體積減小，結果偏低，故正確；
C．錐形瓶用蒸餾水洗凈后沒用待測液潤洗，不影響結果，故錯誤；
D．酸式滴定管尖端氣泡沒有排除，滴定后消失，消耗鹽酸體積減小，結果偏高，故錯誤；
故選AB．

點評 本題考查了電解原理的分析應用，電解率實驗測定方案的設計方法和計算，注意金屬電解后溶液中溶質成分是計算關鍵，題目難度中等．