Question

17．小華和小慧兩位同學用分別如圖1所示的裝置進行電解水實驗．該反應的化學方程式為2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑．為了增強水的導電性，實驗前小華向水中加入硫酸鈉固體，則b試管中產生的氣體是O₂（填化學式），檢驗這種氣體的方法是帶火星木條．小慧在做實驗時誤將氯化鈉當成硫酸鈉加入水中，結果在檢驗b氣體時聞到一股刺激性氣味．在老師的指導下小華和小慧一起就這一異常現象開展了研究．

【定性研究】
Ⅰ．小慧猜想刺激性氣味氣體是氯化氫和氨氣，小華測認為不一定是氨氣，理由是根據質量守恒定律，反應前后元素的種類不變，反應物中沒有氮元素，所以不可能生成氨氣．
在老題指導下得知：
①食鹽水是通電時發(fā)生反應：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$↑NaOH+H₂↑+Cl₂↑
②氯氣是種有刺激性氣味的有毒氣體．
由此可推測該刺激性氣味的氣體是氯氣．
Ⅱ．為確定剩余溶液中的溶質，小慧進行如下實驗，請幫她將實驗報告補充完整．

實驗操作	實驗現象	實驗結論
①取少量剩余溶液，滴入氯化銅溶液	產生藍色絮狀沉淀	溶液中含有氫氧化鈉
②將①中反應后混合物過濾，向濾液中加入足量稀硝酸再滴入幾滴硝酸銀溶液	產生白色沉淀	溶液中含有氯化鈉

小華則認為實驗②不能確定一定有氯化鈉，理由是①的反應中氯化銅和氫氧化鈉反應，生成氯化鈉和氫氧化銅，生成物中有氯化鈉，向濾液中加入足量稀硝酸再滴入幾滴硝酸銀溶液，產生白色沉淀，所以不能證明原溶液中含有氯化鈉．
【定量研究】
兩位同學按如圖2所示的實驗步驟進行實驗：
（1）步驟②加入氯化鎂溶液必需足量，其目的是使氫氧化鈉完全反應，滴加一定量氯化鎂溶液后，判斷所加氯化鎂溶液是否的具體操作：靜置，取上層溶液，滴加氫氧化鈉溶液，如果產生白色沉淀，說明氯化鎂過量，如果沒有明顯現象，說明氯化鎂不過量；（寫出實驗步驟、現象和結論）．
（2）計算等測液中氫氧化鈉的質量分數（寫出計算過程）
（3）若步驟④中缺少洗滌干燥的操作，所測定氫氧化鈉的質量分數將偏大（選填“偏大”、“偏小”或“沒影響”）

Answer 1

分析 根據水電解實驗的原理、現象及產物檢驗進行分析，氧氣可用帶火星木條檢驗，氫氣可用燃著的木條檢驗；
【定性研究】Ⅰ、根據質量守恒定律進行分析；
Ⅱ、①根據產生藍色絮狀沉淀為氫氧化銅進行分析；
②根據氯離子的檢驗進行分析；
【定量研究】（1）根據氫氧化鈉的性質，氯化鎂的性質進行分析；
（2）根據質量分數的計算進行分析；
（3）根據影響計算結果的因素進行分析．

解答 解：電解水生成氫氣和氧氣，反應的化學方程式為：2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑．
電解水時，正極產生氧氣，負極產生氫氣，二者的體積比水1：2；b中氣體體積小為氧氣，能使帶火星木條復燃；
【定性研究】Ⅰ、根據質量守恒定律，反應前后元素的種類不變，反應物中沒有氮元素，所以不可能生成氨氣；故填：根據質量守恒定律，反應前后元素的種類不變，反應物中沒有氮元素，所以不可能生成氨氣；
食鹽水在通電時發(fā)生反應：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$↑NaOH+H₂↑+Cl₂↑，氯氣是種有刺激性氣味的有毒氣體，所以該氣體為氯氣；
Ⅱ、①取少量剩余溶液，滴入氯化銅溶液，產生藍色絮狀沉淀，為氫氧化銅，所以溶液中含有氫氧化鈉；故填：氫氧化鈉；
②將①中反應后混合物過濾，向濾液中加入足量稀硝酸再滴入幾滴硝酸銀溶液，產生白色沉淀，為氯化銀，說明溶液中含有氯離子；
在①的反應中氯化銅和氫氧化鈉反應，生成氯化鈉和氫氧化銅，生成物中有氯化鈉，向濾液中加入足量稀硝酸再滴入幾滴硝酸銀溶液，產生白色沉淀，所以不能證明原溶液中含有氯化鈉；故填：①的反應中氯化銅和氫氧化鈉反應，生成氯化鈉和氫氧化銅，生成物中有氯化鈉，向濾液中加入足量稀硝酸再滴入幾滴硝酸銀溶液，產生白色沉淀，所以不能證明原溶液中含有氯化鈉；
【定量研究】（1）氫氧化鈉和氯化鎂反應，生成氯化鈉和氫氧化鎂，加入氯化鎂溶液必需足量，目的是使氫氧化鈉完全反應；判斷所加氯化鎂溶液是否過量的具體操作：靜置，取上層溶液，滴加氫氧化鈉溶液，如果產生白色沉淀，說明氯化鎂過量，如果沒有明顯現象，說明氯化鎂不過量；故填：使氫氧化鈉完全反應；取上層溶液，滴加氫氧化鈉溶液，如果產生白色沉淀，說明氯化鎂過量，如果沒有明顯現象，說明氯化鎂不過量；
（2）設參加反應的氫氧化鈉質量為x
MgCl₂+2NaOH=Mg（OH）₂↓+2NaCl
        80    58
        x     1.16g
$\frac{80}{58}$=$\frac{x}{1.16g}$
x=1.6g
待測液中氫氧化鈉的質量分數=$\frac{1.6g}{100g}$×100%=1.6%；
（3）若步驟④中缺少洗滌干燥的操作，會使氫氧化鎂中含有雜質，使質量增大，從而使計算的氫氧化鈉質量增大；故填：偏大；
故答案為：2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2H₂↑+O₂↑；O₂；帶火星的木條；
【定性研究】Ⅰ、根據質量守恒定律，反應前后元素的種類不變，反應物中沒有氮元素，所以不可能生成氨氣；
Ⅱ、①氫氧化鈉；
②產生白色沉淀；①的反應中氯化銅和氫氧化鈉反應，生成氯化鈉和氫氧化銅，生成物中有氯化鈉，向濾液中加入足量稀硝酸再滴入幾滴硝酸銀溶液，產生白色沉淀，所以不能證明原溶液中含有氯化鈉；
【定量研究】（1）使氫氧化鈉完全反應；取上層溶液，滴加氫氧化鈉溶液，如果產生白色沉淀，說明氯化鎂過量，如果沒有明顯現象，說明氯化鎂不過量；
（2）設參加反應的氫氧化鈉質量為x
MgCl₂+2NaOH=Mg（OH）₂↓+2NaCl
        80    58
        x     1.16g
$\frac{80}{58}$=$\frac{x}{1.16g}$
x=1.6g
待測液中氫氧化鈉的質量分數=$\frac{1.6g}{100g}$×100%=1.6%；
（3）偏大．

點評 明確水電解的原理、實驗現象和結論解答本題關健