Question

6．某化學興趣小組進行有關電解食鹽水的探究實驗，電解裝置如圖1所示．

實驗一：電解飽和食鹽水．
（1）簡述配制飽和食鹽水的操作：在燒杯中加入一定量的蒸餾水，邊攪拌邊加入食鹽固體，直到固體不再繼續(xù)溶解為止
（2）電解飽和食鹽水的離子方程式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑
實驗二：電解不飽和食鹽水及產物分析．相同條件下，電解1mol•L^-1NaCl溶液并收集兩極產生的氣體．在X處收集到V₁mL氣體，同時，在Y處收集到V₂mL氣體，停止電解．結果發(fā)現(xiàn)V₂＜V₁，且與電解飽和食鹽水相比，
Y處收集到的氣體顏色明顯較淺．經討論分析，導致上述現(xiàn)象的原因有：i．有部分C1₂溶解于NaCl溶液中；ii．有0₂生成．
（3）設計實驗證明有部分C1₂溶解于NaCl溶液中．實驗方案為取少量石墨電極附近溶液，滴在淀粉KI試紙上，試紙變藍．
（4）證明有O₂生成并測定O₂的體積．按如圖2所示裝置進行實驗．通過注射器緩緩地將在Y處收集到的V₂mL氣體全部推入裝置A（盛有足量試劑）中，最終，量氣管中收集到V₃mL氣體（設V₁，V₂，V₃均在相同條件下測得）．
①裝置A的作用是完全吸收氯氣．
②本實驗中，觀察到量氣管的右側液面上升的現(xiàn)象，說明石墨電極上有0₂生成．
③實驗中是否需要預先除凈裝置中的空氣？否（填“是”或“否”）．
（5）實驗二中，在石墨電極上生成Cl₂的總體積為V₁-2V₃mL（用代數(shù)式表示）．
實驗反思：
（6）由以上實驗推知，欲通過電解食鹽水持續(xù)地獲得較純凈的氯氣，電解時應控制的條件：①用飽和食鹽水；②控制NaCl溶液的濃度在一定范圍內．要進一步證明該推論，還需進行電解不同濃度食鹽水的平行實驗．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)一定水中不能再溶解食鹽固體時所得的溶液即為飽和食鹽水來配制；
（2）電解飽和食鹽水陽極為氯離子失電子生成氯氣，陰極為氫離子得電子生成氫氣，據(jù)此書寫；
（3）根據(jù)氯氣可使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙變藍判斷；
（4）根據(jù)Y為陽極處收集到的V₂mL氣體中主要是氯氣，所以證明有O₂生成首先要除去氯氣，當量氣管的右側液面上升，則說明含有氧氣生成；根據(jù)本身的空氣對壓強不影響，所以實驗中不需要預先除凈裝置中的空氣；
（5）根據(jù)陰極X處收集到的氫氣為V₁mL氣體，陽極Y處收集到為氯氣和氧氣，根據(jù)（4）最終量氣管中收集到V₃mL氣體即氧氣，設在石墨電極上生成Cl₂的總體積為xml，則根據(jù)電解陰陽兩極的得失電子守恒計算；
（6）由以上實驗推知，欲通過電解食鹽水持續(xù)地獲得較純凈的氯氣，則使用飽和食鹽水盡量減小氯氣的溶解，電解過程中還要控制NaCl溶液的濃度在一定范圍內，保證不生成氧氣，據(jù)此分析．

解答 解：（1）一定水中不能再溶解食鹽固體時所得的溶液即為飽和食鹽水，所以配制飽和食鹽水的操作為在燒杯中加入一定量的蒸餾水，邊攪拌邊加入食鹽固體，直到固體不再繼續(xù)溶解為止，故答案為：在燒杯中加入一定量的蒸餾水，邊攪拌邊加入食鹽固體，直到固體不再繼續(xù)溶解為止；
（2）電解飽和食鹽水陽極為氯離子失電子生成氯氣，陰極為氫離子得電子生成氫氣，離子方程式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，故答案為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
（3）因為氯氣可使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙變藍，所以證明有部分C1₂溶解于NaCl溶液中，可取少量石墨電極附近溶液，滴在淀粉KI試紙上，試紙變藍，說明含有氯氣，
故答案為：取少量石墨電極附近溶液，滴在淀粉KI試紙上，試紙變藍；
（4）①因為Y為陽極處收集到的V₂mL氣體中主要是氯氣，所以證明有O₂生成首先要除去氯氣，則裝置A的作用是完全吸收氯氣，故答案為：完全吸收氯氣；
②當量氣管的右側液面上升，則說明含有氧氣生成，故答案為：量氣管的右側液面上升；
③本身的空氣對壓強不影響，所以實驗中不需要預先除凈裝置中的空氣，故答案為：否；
（5）因為陰極X處收集到的氫氣為V₁mL氣體，陽極Y處收集到為氯氣和氧氣，根據(jù)（4）最終量氣管中收集到V₃mL氣體即氧氣，設在石墨電極上生成Cl₂的總體積為xml，則根據(jù)電解陰陽兩極的得失電子守恒，V₁×2=x×2+V₃×4，所以x=V₁-2V₃，故答案為：V₁-2V₃；
（6）由以上實驗推知，欲通過電解食鹽水持續(xù)地獲得較純凈的氯氣，則使用飽和食鹽水盡量減小氯氣的溶解，電解過程中還要控制NaCl溶液的濃度在一定范圍內，保證不生成氧氣，故答案為：用飽和食鹽水；控制NaCl溶液的濃度在一定范圍內．

點評 本題主要考查了電解飽和食鹽水產物的探究，涉及到溶液的配制、方程式的書寫、電極產物的檢驗依據(jù)誤差的分析與探究，綜合性較強，難度較大．