Question

20．某化學(xué)興趣小組進行有關(guān)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）配制飽和食鹽水用到的主要玻璃儀器是：燒杯、玻璃棒．
（2）電解飽和食鹽水的離子方程式為2Cl^-+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-．
實驗二：電解不飽和食鹽水及產(chǎn)物分析
相同條件下，電解1mol•L^-1NaCl溶液并收集兩極產(chǎn)生的氣體．在X處收集到V₁ mL氣體，同時，在Y處收集到V₂ mL氣體，停止電解．結(jié)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(jīng)討論分析，導(dǎo)致上述現(xiàn)象的原因有：i．有部分Cl₂溶解于NaCl溶液中；ii．有O₂生成．
（3）設(shè)計實驗證明有部分Cl₂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(lán)．
（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V₂ mL氣體全部推入洗氣瓶A（盛有足量的NaOH溶液）中，最終量氣管中收集到V₃ mL氣體（設(shè)V₁、V₂、V₃均在相同條件下測得）．
①洗氣瓶A的作用是除去Cl₂．
②本實驗中，觀察到量氣管的右側(cè)液面上升現(xiàn)象，說明石墨電極上有O₂生成．
③實驗中是否需要預(yù)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V₁-2V₃．

Answer 1

分析 實驗一：電解飽和食鹽水．
（1）配制飽和食鹽水：在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，根據(jù)配制方法選擇儀器；
（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，生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣，據(jù)此書寫；
實驗二：電解不飽和食鹽水及產(chǎn)物分析．
（3）根據(jù)氯氣可使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙變藍(lán)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(dāng)量氣管的右側(cè)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(yù)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(shè)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．

解答 解：實驗一：電解飽和食鹽水．
（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，所需的玻璃儀器有：燒杯、量筒、玻璃棒，
故答案為：燒杯、玻璃棒；
（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$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-，
故答案為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；
實驗二：電解不飽和食鹽水及產(chǎn)物分析．
（3）因為氯氣可使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙變藍(lán)，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(lán)，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(lán)；
（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，除去Cl₂，
故答案為：除去Cl₂；
②當(dāng)量氣管的右側(cè)液面上升，則說明含有氧氣生成，
故答案為：量氣管的右側(cè)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(yù)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(shè)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．

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