Question

6．某化学科研小组研究电解饱和食盐水的相关内容．
Ⅰ．设计如下方案测定饱和食盐水的电解率．
[提示：饱和食盐水的电解率=（电解的氯化钠质量/总的氯化钠质量）×100%]

方案一：将甲中A或B口的气体通入乙中的洗气瓶，通过测定洗气瓶D在电解前后质量变化来计算饱和食盐水的电解率．
（1）电解饱和食盐水总反应的化学方程式为2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑．
（2）与导管口C相连的一极为B（填“A”或“B”）．甲装置中产生NaOH的一极是铁棒（填“铁棒”或“碳棒”）．
方案二：利用甲装置电解后的溶液，通过中和滴定来测定饱和食盐水的电解率．
实验过程为：
a．电解几分钟后，量取10.00mL电解液（从含NaOH的一极取液），加入锥形瓶中．
b．向锥形瓶中加入几滴酚酞试液，用0.2000mol•L^-1标准盐酸滴定待测液．
c．记录滴定三次所耗盐酸的体积如下：

实验序号	盐酸体积（mL）
第一次	20.90
第二次	21.00
第三次	21.10

（3）滴定时，边滴边摇动锥形瓶，直到溶液由红色变无色，并保持半分钟不褪色时停止滴定．
（4）若电解前饱和食盐水的物质的量浓度为5.4mol•L^-1，则该食盐水的电解率表示为7.78%（用分数表示出来即可，不用化简）．
（5）科研小组对比数据发现：方案一测得的电解率小于方案二的电解率，请分析可能的原因解生成的氯气不能完全被吸收．

Answer 1

分析 （1）电解饱和食盐水，溶液中氯离子在阳极上失电子生成氯气，氢离子在阴极得到电子生成氢气，据此书写电解反应；
（2）氢氧化钠溶液可以吸收氯气发生反应，电解池中B端为阳极生成氯气，装置B连C；依据甲装置图分析电解饱和食盐水，氢离子在阴极得到电子生成氢气，阴极附近氢氧根离子浓度增大；
（3）用盐酸滴定氢氧化钠溶液，加入酚酞作指示剂，则滴定达到终点时，溶液显示中性，据此确定滴定终点；
（4）根据电解后得到氢氧化钠的浓度计算电解了的氯化钠的量，进而计算电解率；
（5）根据氯气吸收不完全分析解答．

解答 解：（1）电解饱和食盐水，溶液中氯离子在阳极上失电子生成氯气，氢离子在阴极得到电子生成氢气，电解反应为：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；故答案为：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑；
（2）洗气瓶D中盛放的为足量的氢氧化钠溶液，通过测定洗气瓶D在电解前后的质量变化来计算饱和食盐水的电解率，氢氧化钠溶液可以吸收氯气发生反应，电解池中B端为阳极生成氯气，装置B连C，甲装置图分析电解饱和食盐水，溶液中氯离子在阳极上失电子生成氯气，氢离子在阴极得到电子生成氢气，阴极附近氢氧根离子浓度增大，所以甲装置中产生NaOH的一极是阴极铁棒，故答案为：B；铁棒；
（3）用盐酸滴定氢氧化钠溶液，加入酚酞作指示剂，滴入最后一滴时，锥形瓶中溶液颜色由红色变无色，并保持半分钟不褪色；故答案为：红色变无色，并保持半分钟不褪色；
（4）2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，电解消耗盐酸的体积是：$\frac{20.90+21.10+21.00}{3}$mL=21.00mL，消耗盐酸的物质的量：0.021L×0.2mol/L=0.0042mol，所以10mL电解液中，电解的氯化钠物质的量为0.0042mol，质量=0.0042mol×58.5g/mol=0.2457g，10mL溶液氯化钠溶液中含有溶质氯化钠质量=5.4mol/L×0.01L×58.5g/mol=3.159g，电解率=$\frac{0.2457g}{3.159g}$=7.78%；故答案为：7.78%；
（5）因为电解生成的氯气不能完全被吸收，所以方案一测得的电解率小于方案二的电解率，故答案为：解生成的氯气不能完全被吸收．

点评 本题考查了电解原理的分析应用，电解率实验测定方案的设计方法和计算，注意金属电解后溶液中溶质成分是计算关键，题目难度中等．