Question

17．某化学兴趣小组进行有关电解食盐水的探究实验，电解装置如图1所示．
实验一：电解饱和食盐水．
（1）配制饱和食盐水所需的玻璃仪器有：烧杯、量筒、玻璃棒．
（2）电解饱和食盐水的化学方程式为2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH．
实验二：电解不饱和食盐水及产物分析．
相同条件下，电解1mol•L^-1NaCl溶液并收集两极产生的气体．在X处收集到V₁mL气体，同时，在Y处收集到V₂mL气体，停止电解．结果发现V₂＜V₁，且与电解饱和食盐水相比，Y处收集到的气体颜色明显较浅．经讨论分析，导致上述现象的原因有：
ⅰ．有部分Cl₂溶于NaCl溶液中；ⅱ．有O₂生成．
（3）设计实验证明有部分Cl₂溶于NaCl溶液中．实验方案为：取少量石墨电极附近溶液，滴在淀粉KI试纸上，试纸变蓝
（4）证明有O₂生成并测定O₂的体积．按如图2所示装置进行实验，通过注射器缓缓地将在Y处收集到V₂mL气体全部推入装置A（盛有足量试剂NaOH溶液）中，最终，量气管中收集到V₃mL气体（设V₁、V₂、V₃均在相同条件下测得）．
①装置A的作用是除去Cl₂．
②本实验中，观察到量气管右侧液面上升的现象，说明石墨电极上有O₂生成．
③实验中是否需要预先除尽装置中的空气？否（填“是”或“否”）．
（5）实验二中，在石墨电极上产生的Cl₂的总体积为v₁-2v₃mL（用代数式表示）．

Answer 1

分析 实验一：电解饱和食盐水．
（1）配制饱和食盐水：在一定水中不能再溶解食盐固体时所得的溶液即为饱和食盐水，根据配制方法选择仪器；
（2）电解饱和食盐水阳极为氯离子失电子生成氯气，阴极为氢离子得电子生成氢气，生成氢氧化钠、氢气和氯气，据此书写；
实验二：电解不饱和食盐水及产物分析．
（3）根据氯气可使湿润的淀粉KI试纸变蓝判断；
（4）根据Y为阳极处收集到的V₂mL气体中主要是氯气，所以证明有O₂生成首先要除去氯气，当量气管的右侧液面上升，则说明含有氧气生成；根据本身的空气对压强不影响，所以实验中不需要预先除净装置中的空气；
（5）根据阴极X处收集到的氢气为V₁mL气体，阳极Y处收集到为氯气和氧气，根据（4）最终量气管中收集到V₃mL气体即氧气，设在石墨电极上生成Cl₂的总体积为xml，则根据电解阴阳两极的得失电子守恒计算．

解答 解：实验一：电解饱和食盐水．
（1）一定水中不能再溶解食盐固体时所得的溶液即为饱和食盐水，所以配制饱和食盐水的操作为在烧杯中加入一定量的蒸馏水，边搅拌边加入食盐固体，直到固体不再继续溶解为止，所需的玻璃仪器有：烧杯、量筒、玻璃棒，
故答案为：玻璃棒；
（2）电解饱和食盐水阳极为氯离子失电子生成氯气，阴极为氢离子得电子生成氢气，化学方程式为：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH，
故答案为：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH；
实验二：电解不饱和食盐水及产物分析．
（3）因为氯气可使湿润的淀粉KI试纸变蓝，所以证明有部分C1₂溶解于NaCl溶液中，可取少量石墨电极附近溶液，滴在淀粉KI试纸上，试纸变蓝，说明含有氯气，
故答案为：石墨；滴在淀粉KI试纸上，试纸变蓝；
（4）①因为Y为阳极处收集到的V₂mL气体中主要是氯气，所以证明有O₂生成首先要除去氯气，则装置A的作用是完全吸收氯气，除去Cl₂，
故答案为：除去Cl₂；
②当量气管的右侧液面上升，则说明含有氧气生成，
故答案为：量气管的右侧液面上升；
③本身的空气对压强不影响，所以实验中不需要预先除净装置中的空气，
故答案为：否；
（5）因为阴极X处收集到的氢气为V₁mL气体，阳极Y处收集到为氯气和氧气，根据（4）最终量气管中收集到V₃mL气体即氧气，设在石墨电极上生成Cl₂的总体积为xml，则根据电解阴阳两极的得失电子守恒，V₁×2=x×2+V₃×4，所以x=V₁-2V₃，
故答案为：v₁-2v₃．

点评 本题主要考查了电解饱和食盐水产物的探究，涉及到溶液的配制、方程式的书写、电极产物的检验依据误差的分析与探究，综合性较强，题目难度中等．