Question

1．某課外小組做電解食鹽水的探究實驗，現(xiàn)有如圖所示所列實驗裝置，請從其中選擇適當?shù)难b置并加以組裝，要求檢驗氯氣的氧化性，并測定產生氫氣的體積．
試回答以下各問：
（1）B極是電解池的陽極，應與電池的M相連．B極發(fā)生的電極反應式是2Cl^--2e^-=Cl₂↑；A極的電解池的陰極，應與電池的L極相連，A極的電極反應式是2H⁺+2e^-═H₂↑．
（2）B極的氣體出口應連接裝置的順序是B→D→E→C，其目的是檢驗氯氣的氧化性，除去剩余的氯氣，防止污染空氣．
（3）A極的氣體出口應連接裝置的順序是A→G→F→I，其目的是準確測量陰極產生氫氣的體積．
（4）該實驗的直流電源，電流表與A、B兩極的正確連接順序是L→A→B→J→K→M．
（5）已知實驗中飽和食鹽水50mL，電流強度IA，通電時間為tmin，測得生成H₂的體積為16.8mL（標準狀況），列式計算此時溶液的pH和阿伏加德羅常數(shù)的表達式．

Answer 1

分析 （1）電解飽和食鹽水，陽極上氯離子失電子，則活性電極不能作陽極，則碳棒為陽極，與正極相連；Fe為陰極，與負極相連，陰極上氫離子得電子；
（2）B極生成氯氣，檢驗氯氣的氧化性，還要尾氣處理；
（3）A極生成氫氣，用排水法測量氫氣的體積；
（4）電源負極接電解池的鐵棒、碳棒接電流計“-”端，“+”端接電源正極；
（5）根據(jù)氫氣和氫氧化鈉的關系是計算氫氧化鈉的物質的量，再根據(jù)c=$\frac{n}{V}$計算氫氧化鈉濃度，再結合離子積常數(shù)計算氫離子濃度，從而得出溶液的pH；在電流強度為I A，通電時間為t min后，計算出溶液中轉移的電子的物質的量，依據(jù)電荷守恒列式計算．

解答 解：（1）電解飽和食鹽水，陽極上氯離子失電子，則活性電極不能作陽極，所以碳棒為陽極，陽極的電極反應為：2Cl^--2e^-=Cl₂↑；Fe為陰極，與負極相連，陰極上氫離子得電子，陰極的電極反應為：2H⁺+2e^-═H₂↑；
故答案為：陽、M；2Cl^--2e^-=Cl₂↑；陰、L；2H⁺+2e^-═H₂↑；
（2）B極生成氯氣，檢驗氯氣的氧化性，應通過KI淀粉溶液，若變藍色，說明氯氣把KI氧化為單質碘，即氯氣有氧化性，氯氣有毒還要尾氣處理，用氫氧化鈉溶液吸收多余的氯氣，所以連接裝置的順序是B→D→E→C；
故答案為：B→D→E→C；檢驗氯氣的氧化性，除去剩余的氯氣，防止污染空氣；
（3）A極生成氫氣，用排水法測量氫氣的體積，由于氫氣的體積為16.8mL，為了減少誤差，選用25mL的量筒，則連接裝置的順序是A→G→F→I；
故答案為：A→G→F→I；準確測量陰極產生氫氣的體積；
（4）電源負極接電解池的鐵棒、碳棒接電流計“-”端，“+”端接電源正極，所以其連接順序是：L→A→B→J→K→M，
故答案為：A；B；J；K；
（5）根據(jù)2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑中氫氧化鈉和氫氣的關系式知，n（NaOH）=$\frac{0.0168L}{22.4L/mol}$×2=0.0015mol，則c（OH^-）=$\frac{0.0015mol}{0.05L}$=0.03mol/L，
c（H⁺）=$\frac{1{0}^{-14}}{0.03}$=$\frac{1}{3}$×10^-12 mol/L，pH=12.41；
在電流強度為I A，通電時間為t min，即60ts后，溶液中生成的氫氧化鈉為0.0015mol，則轉移的電子為0.0015mol，
依據(jù)電荷守恒得到，I•60t=N_A×0.0015×1.6×10^-19，則N_A=2.5×10²¹It，
答：此時溶液的pH為12.41；阿伏加德羅常數(shù)的表達式為2.5×10²¹It．

點評 本題以電解原理為載體考查了氣體的制取、性質的檢驗等知識點，根據(jù)電解原理、物質的性質、物質間的關系等來分析解答即可，難點是儀器連接順序，根據(jù)氣體制取裝置→檢驗裝置→收集裝置→尾氣處理裝置來排序即可，難度中等．