Question

8．某同学想电解饱和食盐水并用电解产生的H₂还原CuO粉末来测定Cu的相对原子质量，同时检验氯气的氧化性．

（1）为完成上述实验，正确的连接顺序为A连E；B连C（填写连接的字母）．
（2）若检验氯气的氧化性，则乙装置的a瓶中溶液可以是淀粉KI溶液；电解饱和食盐水的离子方程式为2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-．
（3）丙装置的c瓶中盛放的试剂为浓硫酸，作用是吸收氢气中的水，防止硬质玻璃管炸裂．
（4）若装入足量的饱和食盐水为75mL（电解前后溶液体积变化可忽略，假设两极产生的气体全部逸出），当测得氢气为8.4mL（标准状况）时停止通电．将U形管内的溶液倒入烧杯，其pH约为12．
（5）目前已开发出用电解饱和食盐水的方法制取ClO₂的新工艺．
①图丁是用石墨作电极，一定条件下电解饱和食盐水制取ClO₂的示意图．则阳极产生ClO₂的电极反应为Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺．
②电解一段时间，当阴极产生的气体体积为112mL（标准状况）时，停止电解．通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为0.01mol．

Answer 1

分析 （1）在电解池的阴极上产生的是氢气，阳极上产生的是氯气，据实验目的来连接装置；
（2）氯气具有氧化性，能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝；电解饱和食盐水，阳极生成氯气，阴极生成氢气，据此写出电解的离子方程式；
（3）电解饱和食盐水产生的氢气中含有水蒸气，会影响铜的相对原子质量的测定，必须干燥；
（4）根据电解饱和食盐水的方程式：利用公式c=$\frac{n}{V}$来计算NaOH的物质的量浓度，然后求出氢离子的浓度，最后求出pH；
（5）①由题意可知，氯离子放电生成ClO₂，由元素守恒可知，有水参加反应，同时生成氢离子；
②在阴极发生2H⁺+2e^-=H₂↑，通过阳离子交换膜的阳离子为+1价离子，根据n=$\frac{V}{{V}_{m}}$计算氢气的物质的量，根据电子转移守恒计算阳离子的物质的量．

解答 解：（1）A是阴极，阴极上产生的是氢气，B是阳极，阳极上产生的是氯气，要用氢气来还还原氧化铜，所以A连接E，干燥氢气后用氢气来还原氧化铜，所以B连接C，
故答案为：E；C；
（2）氯气具有氧化性，能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，可以用湿润的淀粉碘化钾试纸来检验；电解饱和食盐水生成氯气、氢气和氢氧化钠，电解的离子方程式为：2Cl^-+2H₂O $\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-，
故答案为：淀粉KI溶液；2Cl^-+2H₂O $\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2OH^-；
（3）氢气的干燥可以用浓硫酸，在实验时，如果氢气中有水，会将硬质玻璃管炸裂，
故答案为：浓硫酸；吸收氢气中的水，防止硬质玻璃管炸裂；
（4）通过以上分析知，反应物是氯化钠和水，产物是氯气、氢气、氢氧化钠，反应的方程式为：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH，当产生的H₂的体积为8.4mL即0.000375mol时，生成氢氧化钠的物质的量为0.00075mol，所以溶液中NaOH的物质的量浓度=$\frac{0.00075mol}{0.075L}$═0.01mol/L，所以氢离子的浓度为：$\frac{1×1{0}^{-14}}{0.01}$=1×10^-12mol/L，该溶液的pH=12，
故答案为：12；
（5）①由题意可知，氯离子放电生成ClO₂，由元素守恒可知，有水参加反应，同时生成氢离子，电极反应式为：Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺，
故答案为：Cl^--5e^-+2H₂O=ClO₂↑+4H⁺；
②在阴极发生2H⁺+2e^-=H₂↑，氢气的物质的量为：$\frac{0.112L}{22.4L/mol}$=0.005mol，通过阳离子交换膜的阳离子为+1价离子，故交换膜的阳离子的物质的量为：0.005mol×2=0.01mol，
故答案为：0.01．

点评 本题考查相对分子质量的测定及电解原理，题目难度中等，明确实验目的、实验原理为解答关键，电解反应是难点、易错点，是对学生综合能力的考查，需要学生具有扎实的基础与分析解决问题的能力．