Question

某化學(xué)研究性小組采用如下裝置（夾持和加熱儀器已略去）電解飽和食鹽水一段時(shí)間，并通過實(shí)驗(yàn)測定產(chǎn)物的量來判斷飽和食鹽水的電解率．飽和食鹽水的電解率=（電解的氯化鈉質(zhì)量/總的氯化鈉質(zhì)量）×100%

甲方案：利用甲、乙裝置測定飽和食鹽水的電解率
（1）若飽和食鹽水中滴有酚酞，則電解過程中甲裝置中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：

 

．
（2）若洗氣瓶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(zhì)量變化來計(jì)算飽和食鹽水的電解率，則正確的連接順序?yàn)?div id="mnt6luc" class='quizPutTag' contenteditable='true'> 

連

 

（填A(yù)、B、C、D、E等導(dǎo)管口），則洗氣瓶a中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

 

．
乙方案：利用甲、丙裝置測定飽和食鹽水的電解率
（3）對于乙方案，有同學(xué)提出有兩種方法都可測得飽和食鹽水的電解率
Ⅰ．通過測定硬質(zhì)玻璃管中氧化銅固體前后質(zhì)量差來計(jì)算飽和食鹽水的電解率
Ⅱ．通過測定丙裝置中除硬質(zhì)玻璃管外的某裝置前后質(zhì)量差來計(jì)算飽和食鹽水的電解率
①一同學(xué)認(rèn)為可以在乙方案方法Ⅱ中的裝置中添加一干燥裝置防止外界空氣中的水蒸氣的干擾，則該干燥裝置應(yīng)與

 

口連接 （填裝置中接口的字母）．
②另一同學(xué)認(rèn)為乙方案的方法Ⅰ、Ⅱ測得的實(shí)驗(yàn)結(jié)論都不正確，你是否同意？請說明理由

 

．
丙方案：只利用甲裝置測定飽和食鹽水的電解率
（4）若電解150mL飽和食鹽水一段時(shí)間，測得溶液的為pH為14，求飽和食鹽水的電解率

 

（假設(shè)電解前后溶液體積不變，飽和食鹽水密度約為1.33g/mL，溶解度為36.0g）．
（5）若往該電解后所得溶液中通入二氧化碳?xì)怏w2.24L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則所得溶液中各離子濃度大小關(guān)系為：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：電解原理

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）依據(jù)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）氫氧化鈉溶液可以吸收氯氣發(fā)生反應(yīng)，電解池中B端為陽極生成氯氣，裝置B連C；
（3）①利用甲、丙裝置測定飽和食鹽水的電解率，方法Ⅱ通過測定丙裝置中除硬質(zhì)玻璃管外的某裝置前后質(zhì)量差來計(jì)算飽和食鹽水的電解率，是利用U形管測定氫氣還原氧化銅過程中生成的水蒸氣，在乙方案方法Ⅱ中的裝置中添加一干燥裝置防止外界空氣中的水蒸氣的干擾，應(yīng)連接裝置D處；
②乙方案的方法Ⅰ、Ⅱ測得的實(shí)驗(yàn)結(jié)論都不正確，主要是氫氣還原氧化銅過程中不能全部發(fā)生反應(yīng)，造成誤差；
（4）依據(jù)溶液pH計(jì)算氫氧根離子濃度結(jié)合化學(xué)方程式計(jì)算反應(yīng)的氯化鈉質(zhì)量，利用溶解度計(jì)算150ml溶液中氯化鈉的質(zhì)量，用反應(yīng)氯化鈉質(zhì)量除以原溶液中氯化鈉質(zhì)量得到食鹽水的電解率；
（5）依據(jù)反應(yīng)生成氫氧化鈉物質(zhì)的量和通入二氧化碳物質(zhì)的量定量關(guān)系分析判斷得到溶液中的溶質(zhì)，比較溶液中離子濃度大�。�

解答： 解：（1）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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為：左右碳棒上都有氣泡產(chǎn)生，左邊碳棒附近溶液變紅，
故答案為：左右碳棒上都有氣泡產(chǎn)生，左邊碳棒附近溶液變紅；
（2）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(zhì)量變化來計(jì)算飽和食鹽水的電解率，氫氧化鈉溶液可以吸收氯氣發(fā)生反應(yīng)，電解池中B端為陽極生成氯氣，裝置B連C，
故答案為：B；C；Cl₂+2OH^-=H₂O+Cl^-+ClO^-；
（3）①利用甲、丙裝置測定飽和食鹽水的電解率，方法Ⅱ通過測定丙裝置中除硬質(zhì)玻璃管外的某裝置前后質(zhì)量差來計(jì)算飽和食鹽水的電解率，是利用U形管測定氫氣還原氧化銅過程中生成的水蒸氣，在乙方案方法Ⅱ中的裝置中添加一干燥裝置防止外界空氣中的水蒸氣的干擾，應(yīng)連接裝置D處，
故答案為：D；
②乙方案的方法Ⅰ、Ⅱ測得的實(shí)驗(yàn)結(jié)論都不正確，主要是氫氣還原氧化銅過程中不能全部發(fā)生反應(yīng)，造成誤差，
故答案為：同意，在乙方案中氫氣還原氧化銅，氫氣不能全部反應(yīng)，誤差太大；
（4）若電解150mL飽和食鹽水一段時(shí)間，測得溶液的為pH為14，c（H⁺）=10^-14mol/L，c（OH^-）=1mol/L，氫氧根離子物質(zhì)的量=0.15L×1mol/L=0.15mol，2NaCl+2H₂O

通電  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，電解的氯化鈉物質(zhì)的量為0.15mol，質(zhì)量=0.15mol×58.5g/mol=8.775g，飽和食鹽水密度約為1.33g/mL，150mL飽和食鹽水質(zhì)量=1.33g/mL×150ml=199.5g，依據(jù)溶解度計(jì)算溶液中含有溶質(zhì)氯化鈉質(zhì)量=199.5g×

36g

100g+36g

=52.81g，電解率=

8.775g

52.81g

×100%=16.6%，
故答案為：16.6%；   
（5）若往該電解后所得溶液中通入二氧化碳?xì)怏w2.24L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）物質(zhì)的量為0.1mol，生成氫氧化鈉物質(zhì)的量為0.15mol，n（CO₂）：n（NaOH）=0.1：0.15=2：3，依據(jù)n（CO₂）：n（NaOH）=1：2反應(yīng)生成Na₂CO₃，n（CO₂）：n（NaOH）=1：1反應(yīng)生成NaHCO₃，配平得到2CO₂+3NaOH=Na₂CO₃+NaHCO₃+H₂O，飽和氯化鈉溶液電解后仍為飽和溶液，氯化鈉最多，生成等物質(zhì)的量的碳酸鈉和碳酸氫鈉，溶液呈堿性，所以溶液中離子濃度大小為：c（Na⁺）＞c（Cl^-）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），
故答案為：c（Na⁺）＞c（Cl^-）＞c（HCO₃^-）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）．

點(diǎn)評：本題考查了電解原理的分析應(yīng)用，電解率實(shí)驗(yàn)測定方案的設(shè)計(jì)方法和計(jì)算，電解質(zhì)溶液中離子濃度大小比較，注意金屬電解后溶液中溶質(zhì)成分是關(guān)鍵，題目難度中等．