Question

【題目】某小組用干電池、生石灰等儀器和試劑進行電解水的實驗改進與探究。

實驗一:探究干電池構造:酸性鋅錳干電池內部結構如圖所示,小組同學取出銅片、碳棒、鋅皮和黑色糊狀填充物。并查閱資料知道了其中的黑色糊狀填充物由炭黑、MnO2、ZnCl2和另一種氯化物等組成。

(1)將黑色糊狀填充物溶于水, __________________(填操作名稱)得到溶液和固體，用石蕊試紙檢驗溶液呈紅色,表明溶液呈__________________性。

(2)在溶液中加入生石灰，能聞到強烈的氨味,生石灰與水反應的化學方程式為__________________，黑色糊狀填充物中另一種氯化物的化學式為__________________。

(3)從得到的固體中得到較純的MnO2,可采用的簡便方法是__________________。

(4)將6.5g鋅皮與足量稀鹽酸完全反應，則生成氫氣的質量大于0.2g,由此推測鋅皮還可能含的另外一種金屬是______________。 (填答案字母序號)

a 錫

b 鐵

c 鉛

實驗二:電解水的實驗改進用電池中取出的碳棒作電極,用生石灰制成的Ca(OH)2飽和溶液增強水的導電性,進行電解水的實驗。實驗時除兩個電極均有氣泡冒出外,溶液中還出現了白色渾濁,該小組對白色渾濁出現的原因進行了如下探究。

[猜想與假設]

①溶液溫度升高導致Ca(OH)2析出而出現白色渾濁。

②水減少導致Ca(OH)2析出而出現白色渾濁。

③與碳棒電極材料有關。

[實驗操作]

實驗	實驗裝置	主要實驗操作	實驗現象
1		取20mLCa(OH)2飽和溶液加熱至沸騰	溶液中未出現白色渾濁
2		用碳棒為電極，取飽和溶液于燒杯中,加5mL水,通電3分鐘	燒杯中溶液體積幾乎無明顯變化,溶液中明顯出現白色渾濁
3		改用銅片為電極,另取飽和溶液于燒杯中,加5ml水通電3分鐘	與電源正極相連的銅電極變黑, 溶液中未出現白色渾濁

[解釋與結論]

(5)實驗1得出的結論是_______________________。

(6)猜想與假設②不成立,依據的現象是______________________。

(7)實驗3中銅電極上的黑色物質是_______________________，要除去該物質需要的試劑是__________________。(填化學式)

[結論與反思]

(8)通過探究過程,用石墨做電極進行實驗時,Ca(OH)2溶液中出現白色渾濁的原因是______________________。(用化學方程式表示)

(9)實驗3中更換石墨電極為銅電極的目的是_______________________。

Answer 1

【答案】過濾 酸 NH4Cl 灼燒 b 白色渾濁不是由于溶液溫度升高使Ca (OH)2 析出導致的 燒杯中溶液體積幾乎無明顯變化，溶液中明顯出現白色渾濁 氧化銅 稀硫酸（或稀鹽酸） 驗證出現白色渾濁與石墨電極有關（或驗證正極產生的氧氣能否與電極反應）

【解析】

電解水生成氫氣和氧氣，碳在氧氣中點燃生成二氧化碳，二氧化碳和氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和水。

(1) 將黑色糊狀填充物溶于水，過濾得到溶液和固體，酸性溶液能使紫色石蕊溶液變紅色，故用石蕊試紙檢驗溶液呈紅色，表明溶液呈酸性。

(2)生石灰與水反應生成氫氧化鈣，反應的化學方程式為，氯化銨和氫氧化鈣反應生成氯化鈣、水和氨氣，故黑色糊狀填充物中另一種氯化物的化學式為NH4Cl。

(3) 炭黑在氧氣中點燃生成二氧化碳，加熱，二氧化錳不反應，故從得到的固體中得到較純的MnO2,可采用的簡便方法是灼燒。

(4) 將6.5g鋅皮與足量稀鹽酸完全反應，則生成氫氣的質量大于0.2g，鋅皮還可能含的另外一種金屬的相對原子質量小于鋅的相對原子質量，因此是鐵，故選b。

[解釋與結論]

(5)氫氧化鈣的溶解度隨的升高而減小，飽和溶液加熱至沸騰未出現渾濁，故實驗1得出的結論是白色渾濁不是由于溶液溫度升高使Ca (OH)2 析出導致的。

(6) 燒杯中溶液體積幾乎無明顯變化，溶液中明顯出現白色渾濁，故猜想與假設②不成立。

(7) 銅和氧氣反應生成的氧化銅，故實驗3中銅電極上的黑色物質是氧化銅，氧化銅和稀鹽酸或稀硫酸反應生成氯化銅或硫酸銅和水，故要除去該物質需要的試劑是稀硫酸（或稀鹽酸），化學式為HCl或H2SO4。

[結論與反思]

(8) 電解水生成氫氣和氧氣,氧氣和碳反應生成二氧化碳,二氧化碳和氫氧化鈣反應生成碳酸鈣沉淀和水,反應的化學方程式為分別為：，。

(9)實驗3中更換石墨電極為銅電極的目的是驗證出現白色渾濁與石墨電極有關（或驗證正極產生的氧氣能否與電極反應）。