Question

以電解食鹽水為基礎(chǔ)制取氯氣等產(chǎn)品的工業(yè)稱為“氯堿工業(yè)”，它是目前化學(xué)工業(yè)的重要支柱之一．
（1）電解飽和食鹽水的化學(xué)方程式為

 

．
（2）常溫下，某化學(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)室中，用石墨電極以如圖裝置進(jìn)行電解某濃度氯化鈉溶液的實(shí)驗(yàn)，電解一段時間后，收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下氫氣2.24L．（設(shè)電解前后溶液的體積均為1L，不考慮水的消耗或氣體的溶解）．
①理論上，電解后溶液中c（OH^-）=

 

mol/L．
②若實(shí)際測得反應(yīng)后溶液的c（OH^-）=0.1mol/L，則造成這種誤差的原因可能是：
a．2H₂O

電解  .

2H₂↑+O₂↑；若僅考慮該原因，則電解過程中溶液減小的質(zhì)量是

 

g．
b．還可能為

 

（用離子方程式表示）．
經(jīng)測定，該實(shí)驗(yàn)中溶液實(shí)際減少的質(zhì)量為4.23g，則所產(chǎn)生的氣體及其物質(zhì)的量之比為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）電解飽和食鹽水陽極氯離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，陰極氫離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣；溶液中水的電離被促進(jìn)生成氫氧化鈉；
（2）①電解飽和食鹽水的反應(yīng)為陽極2Cl^--2e^-=Cl₂↑，陰極電極反應(yīng)為2H⁺+2e^-=H₂↑，電解一段時間后，收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氫氣2.24L，換算物質(zhì)的量結(jié)合電極反應(yīng)計(jì)算溶液中氫氧根離子濃度；
②造成溶液氫氧根離子的濃度誤差的原因是氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成氯化鈉、次氯酸鈉和水；可能是電解過程中氯化鈉完全電解后繼續(xù)電解為電解水；根據(jù)電解方程式計(jì)算出氯氣的物質(zhì)的量，再根據(jù)總質(zhì)量求出氧氣的質(zhì)量，然后分別求出物質(zhì)的量和比值．

解答： 解：（1）電解飽和食鹽水陽極氯離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，陰極氫離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaCl+2H₂O

電解  .

H₂↑+Cl₂↑+2NaOH，
故答案為：2NaCl+2H₂O

電解  .

H₂↑+Cl₂↑+2NaOH；
（2）①電解飽和食鹽水的反應(yīng)為陽極2Cl^--2e^-=Cl₂↑，陰極電極反應(yīng)為2H⁺+2e^-=H₂↑，電解一段時間后，收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氫氣2.24L物質(zhì)的量為0.1mol，若氫氣全部是電解氯化鈉生成，依據(jù)化學(xué)方程式計(jì)算得到生成NaOH物質(zhì)的量為0.2mol，c（OH^-）=0.2mol/L，
故答案為：0.2；
②a、若實(shí)際測得反應(yīng)后溶液的pH=13.00，c（OH^-）=0.1mol/L，氫氧化鈉物質(zhì)的量為0.1mol，依據(jù)電解食鹽水的化學(xué)方程式得到生成氫氣0.05mol，所以判斷可能0.05mol氫氣是電解水得到，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2H₂O

電解  .

2H₂↑+O₂↑，則電解的水的物質(zhì)的量為0.05mol，其質(zhì)量為0.9g，電解NaCl生成的氯氣和氫氣的質(zhì)量為0.05mol×（2g/mol+71g/mol）=3.65g，則電解過程中溶液減小的質(zhì)量是3.65g+0.9g=4.55g；
故答案為：4.55g；
b、電解生成的氯氣與氫氧化鈉反應(yīng)，使氫氧根離子濃度減小，即Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O；
已知?dú)錃獾奈镔|(zhì)的量是0.1mol，NaOH的物質(zhì)的量是0.1mol，
2NaCl+2H₂O

電解  .

H₂↑+Cl₂↑+2NaOH，則由電解NaCl產(chǎn)生的H₂和Cl₂都是0.05mol，
m（O₂）=4.23g-0.1mol×2g/mol-0.05mol×71g/mol=0.48g，
則n（O₂）=0.015mol，
所以3種氣體的物質(zhì)的量之比等于n（H₂）：n（Cl₂）：n（O₂）=0.1：0.05：0.015=20：10：3；
故答案為：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O；n（H₂）：n（Cl₂）：n（O₂）=20：10：3．

點(diǎn)評：本題考查了電極原理的應(yīng)用，電極反應(yīng)電極產(chǎn)物分析，電解過程中離子放電順序和定量計(jì)算的方法應(yīng)用，題目難度中等．