Question

氯堿工業(yè)中電解飽和食鹽水的原理示意圖如圖1所示

（1）溶液A的溶質(zhì)是

 

；
（2）電解飽和食鹽水的離子方程式是

 

（3）某課外活動(dòng)小組設(shè)計(jì)了如圖所示2的裝置，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，控制電流強(qiáng)度適中的情況下用其進(jìn)行緩慢電解NaCl溶液及相關(guān)實(shí)驗(yàn)（此時(shí)，打開(kāi)止水夾a，關(guān)閉止水夾b）．由于粗心，實(shí)驗(yàn)并未達(dá)到預(yù)期目的，但也看到了令人很高興的現(xiàn)象（陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子和水通過(guò)）．請(qǐng)幫助他們分析并回答下列問(wèn)題：
①寫出B裝置中的陽(yáng)極的電極反應(yīng)：

 

②A裝置中剛開(kāi)始時(shí)是否能夠看到噴泉？

 

（回答是或否）
③若想達(dá)到電解NaCl溶液的目的，應(yīng)如何改進(jìn)裝置，請(qǐng)?zhí)岢瞿愕囊庖?jiàn)：

 

④用石墨電極電解NaCl的飽和溶液，若電解后溶液的體積為200mL，測(cè)得pH=13，則陽(yáng)極得到的氣體質(zhì)量為

 

g （忽略氣體的溶解），外電路中通過(guò)電子的物質(zhì)的量為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：電解原理

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）分析裝置圖可知陰極上氫離子得到電子生成氫氣，水電離出的氫氧根離子濃度增大，所以A處溶質(zhì)為氫氧化鈉，
（2）電解飽和食鹽水依據(jù)陰極和陽(yáng)極電極反應(yīng)產(chǎn)物書寫離子方程式；
（3）①電解氯化鈉時(shí)，在電解池的陽(yáng)極是活潑電極鐵本身失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，即陰極上是電解質(zhì)中的陽(yáng)離子發(fā)生得電子的還原反應(yīng)；
②裝置A是引發(fā)噴泉實(shí)驗(yàn)的裝置，燒瓶?jī)?nèi)外存在壓強(qiáng)差時(shí)就會(huì)產(chǎn)生噴泉，根據(jù)大氣壓強(qiáng)原理確定噴泉實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)的液面高低變化情況，
③在電解飽和食鹽水時(shí)，要實(shí)現(xiàn)電解氯化鈉溶液的目的，應(yīng)該選擇惰性電極進(jìn)行電解；
④依據(jù)電極反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算得到氣體質(zhì)量和電子轉(zhuǎn)移物質(zhì)的量．

解答： 解：（1）在電解池的陽(yáng)極是活潑電極本身失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，F(xiàn)e-2e^-═Fe²⁺，陰極上是電解質(zhì)中的陽(yáng)離子氫離子發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，即2H₂O+2e^-═H₂↑+2OH^-
所以A處溶質(zhì)為氫氧化鈉；
故答案為：NaOH；
（2）電解飽和食鹽水依據(jù)陰極和陽(yáng)極電極反應(yīng)產(chǎn)物書寫離子方程式為：2Cl^-+2H₂O

電解  .

H₂↑+Cl₂↑+2OH^-；
故答案為：2Cl^-+2H₂O

電解  .

H₂↑+Cl₂↑+2OH^-；
（3）①在電解池的陽(yáng)極是活潑電極本身失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，B裝置的陽(yáng)極電極反應(yīng)為：Fe-2e^-═Fe²⁺；
故答案為：Fe-2e^-═Fe²⁺；
②在電解池中，因?yàn)樵陉帢O鉑電極上產(chǎn)生了氫氣，所以導(dǎo)致A燒杯中氣壓增大，氨氣和水接觸后，因氨氣極易溶于水導(dǎo)致水倒吸并產(chǎn)生紅色噴泉，當(dāng)燒瓶中液面上升到高于左側(cè)導(dǎo)管一定程度后又逐漸下落至與導(dǎo)管相平時(shí)，燒瓶?jī)?nèi)外壓強(qiáng)相等，噴泉現(xiàn)象結(jié)束，由于氨水顯堿性，所以最后A燒杯溶液呈紅色，并且在導(dǎo)管有氣泡氫氣溢出；
故答案為：是；
③在電解飽和食鹽水時(shí)，要實(shí)現(xiàn)電解氯化鈉溶液的目的，應(yīng)該選擇惰性電極進(jìn)行電解，可以把Fe電極換成C、Pt等惰性電極或?qū)⒀b置中兩電極換位置等，
故答案為：把Fe電極換成C、Pt等惰性電極或?qū)⒀b置中兩電極換位置等；
④用石墨電極電解NaCl的飽和溶液，若電解后溶液的體積為200mL，測(cè)得pH=13，溶液中c（OH^-）=0.1mol/L，陽(yáng)極電極反應(yīng)2Cl^--2e^-=Cl₂↑，陰極電極反應(yīng)為：2H⁺+2e^-=H₂↑，氫離子減小的物質(zhì)的量0.2L×0.1mol/L=0.02mol，電子轉(zhuǎn)移為0.02mol，依據(jù)電子守恒計(jì)算得到，則陽(yáng)極得到的氣體物質(zhì)的量為0.01mol，質(zhì)量為0.71g，電子轉(zhuǎn)移0.02mol；
故答案為：0.71g，0.02mol；

點(diǎn)評(píng)：本題考查了電解原理的分析應(yīng)用，電極反應(yīng)電極反應(yīng)過(guò)程中電子守恒計(jì)算應(yīng)用，題目難度中等．