Question

【題目】化學興趣小組用如圖裝置做電解水實驗時，為了使實驗現象明顯，增強水的導電能力，在水中加入一些氯化鈉固體。

（實驗記錄）實驗中觀察到電極兩端有氣泡產生，用燃燒木條檢驗負極產生的氣體，氣體能夠燃燒且產生淡藍色火焰，說明負極產生的氣體是____，檢驗正極產生的氣體時，聞到刺激性氣味。

化學興趣小組對這異常現象產生興趣，繼續進行探究：

（提出問題）正極產生的刺激性氣味的氣體是什么?

（猜想與假設）猜想1：NH3猜想2：HCl；猜想3：Cl2；猜想4：HCl和Cl2。

（討論與交流）大家討論后認為猜想1不合理，理論依據是_________。

（查閱資料）①帶有刺激性氣味的氣體有：HCl、Cl2、NH3等；

②Cl2與水反應生成氯化氫和次氯酸（HClO），氯氣能與碘化鉀反應生成氯化鉀和碘，Cl2有毒且能溶于四氯化碳；

③碘能使淀粉溶液變藍色；

④HCl不溶于四氯化碳，氯化銀難溶于水。

（實驗探究）如下圖所示，將正極產生的氣體依次通過濕潤的碘化鉀淀粉試紙、四氯化碳、硝酸銀溶液、濃氫氧化鈉溶液。

（實驗現象）觀察到裝置B中_____，裝置D中____。

（實驗結論）猜想3正確

（反思評價）裝置C中四氯化碳的作用是______，裝置E的目的是處理尾氣

（拓展應用）

（1）實驗結束，向裝置A中的液體中滴入無色酚酞溶液，觀察到溶液變紅色，證明裝置A中的液體顯_____（填“酸性”堿性”或“中性”），由此實驗可知氯化鈉參加反應，電解氯化鈉溶液的化學方程式為__________。

（2）在化學反應前后有元素化合價升高，也一定有元素化合價降低。從化合價升降角度分析，正極產生的氣體是Cl2而不是HCl的原因是________________。

Answer 1

【答案】H2 不符合質量守恒定律 濕潤的碘化鉀淀粉試紙變藍色 無明顯現象 溶解吸收氯氣，以免氯氣干擾對HCl的檢驗 堿性 負極生成氫氣，氫元素化合價降低，鈉元素、氧元素化合價沒有改變，氯元素化合價一定升高，所以生成氯氣而不是硫化氫

【解析】

[實驗記錄]

電解水的實驗中，正極產生的是氧氣，負極產生的是氫氣。氫氣具有可燃性。故答案為：H2；

[討論與交流]

根據質量守恒定律可知，化學反應前后，元素的種類不變。由于水、加入的氯化鈉中，均不含有氮元素，則電解水后正極中有刺激性氣味的氣體也不含有氮元素，則不可能是氨氣。故答案為：不符合質量守恒定律；

[實驗現象]

若要證明猜想3成立，則生成的氣體中只含有氯氣。根據查閱資料可知，氯氣能使濕潤的碘化鉀試淀粉紙變藍，則觀察到B中的濕潤的碘化鉀淀粉試紙變藍，則能證明有氯氣產生。試驗不僅要證明生成的氣體有氯氣，還要證明生成的氣體不含有氯化氫氣體，由于氯化氫氣體溶于水會形成鹽酸，鹽酸會和硝酸銀反應生成硝酸和難溶于酸的氯化銀沉淀。則若D中有白色沉淀產生，則證明有氯化氫氣體，若沒有白色沉淀生成，則沒有氯化氫氣體。故答案為：濕潤的碘化鉀淀粉試紙變藍色、無明顯現象；

[反思評價]

根據查閱資料可知，四氯化碳可以吸收有毒的氯氣，而且可以防止多余的氯氣進入D裝置中，和水反應生成鹽酸，從而干擾氯化氫氣體的檢驗。故答案為：溶解吸收氯氣，以免氯氣干擾對HCl的檢驗；

[拓展應用]

（1）向A中的溶液中加入無色酚酞，觀察到溶液變紅，則證明溶液呈堿性，那么可以推測出溶液中可能含有氫氧化鈉。根據質量守恒定律可知，反應前后元素的種類不變，則氫氧化鈉的鈉元素來自于氯化鈉。電解時，負極產生氫氣，并且驗證出正極產生的刺激性氣味的氣體是氯氣，由此可知，電解氯化鈉，氯化鈉和水會生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣。故答案為：堿性、；

（2）根據質量守恒定律可知，反應生成的氫氣中的氫元素應該來自于水中的氫元素。水中氫元素的化合價為+1價，氫氣中氫元素的化合價為0價，則氫元素的化合價降低。根據題意可知，另外一種元素的化合價應該升高。而鈉元素在反應前是氯化鈉，顯+1價，反應后是氫氧化鈉，顯+1價，鈉元素化合價不變。氧元素在反應前是水，化合價為-2價，反應后生成了氫氧化鈉，氧元素的化合價依然為-2價。則可以推測升高化合價的元素為氯元素。氯化鈉中，氯元素顯-1價，則氯元素的化合價升高，生成物為氯氣。若為氯化氫，則氯元素依然為-1價，不符合題意。故答案為：負極生成氫氣，氫元素化合價降低，鈉元素、氧元素化合價沒有改變，氯元素化合價一定升高，所以生成氯氣而不是硫化氫。