Question

2．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間，并通過實驗測定產(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驗現(xiàn)象：左右碳棒上都有氣泡產(chǎn)生，左邊碳棒附近溶液變紅．
（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)量變化來計算飽和食鹽水的電解率，則正確的連接順序為B連C（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Cl₂+2OH^-=H₂O+Cl^-+ClO^-．
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D口連接 （填A(yù)、B、C、D、E等導(dǎo)管口）．
②另一同學(xué)認(rèn)為乙方案的方法Ⅰ、Ⅱ測得的實驗結(jié)論都不正確，你是否同意？請說明理由意，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．
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飽和食鹽水一段時間，測得溶液的為pH為14，求飽和食鹽水的電解率16.6%（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）．

Answer 1

分析 （1）甲裝置電解飽和食鹽水，左側(cè)碳棒連接電源負(fù)極，為陰極，右側(cè)碳棒連接電源正極，為陽極，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）甲裝置中B口導(dǎo)出的氣體為氯氣，用氫氧化鈉溶液吸收氯氣，反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉與水；
（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，要防止外界空氣中的水蒸氣等被U形管中堿石灰吸收；
②乙方案的方法Ⅰ、Ⅱ測得的實驗結(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）根據(jù)溶液pH計算氫氧根離子濃度，結(jié)合化學(xué)方程式計算反應(yīng)的氯化鈉質(zhì)量，利用溶解度計算150ml溶液中氯化鈉的質(zhì)量，用反應(yīng)的氯化鈉質(zhì)量除以原溶液中氯化鈉質(zhì)量得到食鹽水的電解率．

解答 解：（1）甲裝置電解飽和食鹽水，左側(cè)碳棒連接電源負(fù)極，為陰極，右側(cè)碳棒連接電源正極，為陽極，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驗現(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）甲裝置中B口導(dǎo)出的氣體為氯氣，用氫氧化鈉溶液吸收氯氣，則裝置B連C，反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉與水，離子方程式為：Cl₂+2OH^-=H₂O+Cl^-+ClO^-，
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測得的實驗結(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飽和食鹽水一段時間，測得溶液的為pH為14，則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，由2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑可知，電解的氯化鈉物質(zhì)的量為0.15mol，其質(zhì)量=0.15mol×58.5g/mol=8.775g，飽和食鹽水密度約為1.33g/mL，150mL飽和食鹽水質(zhì)量=1.33g/mL×150ml=199.5g，溶液中含有溶質(zhì)氯化鈉質(zhì)量=199.5g×$\frac{36}{100+36}$=52.81g，電解率=$\frac{8.775g}{52.81g}$×100%=16.6%，
故答案為：16.6%．

點評 本題考查電解原理應(yīng)用、定量測定實驗、對裝置的分析評價等，關(guān)鍵是對實驗原理的理解，側(cè)重考查學(xué)生對基礎(chǔ)知識的遷移應(yīng)用，題目難度中等．