Question

9．請(qǐng)從圖中選用必要的裝置進(jìn)行電解飽和食鹽水的實(shí)驗(yàn)，要求測(cè)定產(chǎn)生的氫氣的體積（大于25mL），并檢驗(yàn)氯氣的氧化性．

（1）A極發(fā)生的電極反應(yīng)式是2H⁺+2e^-=H₂↑，B極發(fā)生的電極反應(yīng)式是2Cl^--2e^-=Cl₂↑．
（2）設(shè)計(jì)上述氣體實(shí)驗(yàn)裝置時(shí)，各接口的正確連接順序?yàn)椋?br />A接G、F接H；B接D、E接C．
（3）在實(shí)驗(yàn)中，盛有KI淀粉溶液的容器中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Cl₂+2I^-=I₂+2Cl^-．
（4）已知飽和食鹽水50mL（假設(shè)NaCl足量且忽略溶液體積變化），某時(shí)刻測(cè)得H₂體積為16.8mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況）．此時(shí)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(zhì)為KOH溶液．某研究小組將甲烷燃料電池作為電源，進(jìn)行上述飽和食鹽水電解實(shí)驗(yàn)．若甲烷通入量為1L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），且反應(yīng)完全，則理論上通過(guò)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(yáng)極，用惰性電極電解飽和食鹽水時(shí)，陰極上氫離子放電生成氫氣，陽(yáng)極上氯離子放電生成氯氣；
（2）氯氣具有強(qiáng)氧化性，能氧化碘離子生成碘，碘遇淀粉試液變藍(lán)色，所以可以用淀粉KI溶液檢驗(yàn)氯氣的氧化性，氯氣有毒不能排空，應(yīng)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(fā)生置換反應(yīng)生成碘和氯離子；
（4）根據(jù)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(lái)計(jì)算NaOH的物質(zhì)的量濃度，然后求出氫離子的濃度，最后求出PH；
（5）根據(jù)得失電子守恒結(jié)合關(guān)系式1 mol CH₄～8 mol e^-計(jì)算．

解答 解：（1）A是陰極、B是陽(yáng)極，用惰性電極電解飽和食鹽水時(shí)，陰極上氫離子放電生成氫氣，陽(yáng)極上氯離子放電生成氯氣，所以陰極、陽(yáng)極電極反應(yīng)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(qiáng)氧化性，能氧化碘離子生成碘，碘遇淀粉試液變藍(lán)色，所以可以用淀粉KI溶液檢驗(yàn)氯氣的氧化性，氯氣有毒不能排空，應(yīng)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(fā)生置換反應(yīng)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\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，當(dāng)產(chǎn)生的H₂的體積為16.8mL即$\frac{0.0168L}{22.4L/mol}$=0.00075mol時(shí)，生成氫氧化鈉的物質(zhì)的量為0.0015mol，所以溶液中NaOH的物質(zhì)的量濃度=$\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}$×10^-12mol/L，所以pH=12.5，故答案為：12.5；
（5）根據(jù)得失電子守恒，可得：1 mol CH₄～8 mol e^-，則電池甲烷通入量為1 L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），所以電解池通過(guò)的電量為$\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(diǎn)評(píng) 本題以電解原理為載體考查實(shí)驗(yàn)基本操作及物質(zhì)性質(zhì)，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖墙獗绢}關(guān)鍵，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康募拔镔|(zhì)性質(zhì)選取合適的實(shí)驗(yàn)裝置及連接順序，難點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)儀器的連接順序，題目難度不大．