Question

2008年5月12日我國四川汶川發生特大地震，為防止在大災之后疫病流行，全國各地向災區運送了大量的各種消毒液，如NaClO溶液．某校探究性學習小組對消毒液次氯酸鈉（NaClO）的制備與性質等進行了探究．
甲同學：為制備消毒液，探究并制作了一種家用環保型消毒液（NaClO溶液）發生器，設計了如圖1所示的裝置，用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液．
請完成下列問題：若通電時，為使生成的Cl₂被完全吸收，制得有較強殺菌能力的消毒液，則電源的a電極名稱為______極（填“正”、“負”、“陰”或“陽”），與其相連的電極的電極反應式為______；裝置溶液中反應生成NaClO的離子方程式為______．
乙同學：從某超市中查詢到某品牌消毒液包裝說明的部分內容摘錄如下：
主要有效成份為次氯酸鈉，有效氯含量8000-10000mg/L．可用于各類家居用品、餐具、棉織衣物等的消毒，對彩色織物可能有褪色作用．切勿用于絲綢、毛、尼龍、皮革、油漆表面，勿用于鋁、銅、碳鋼制品．本品須密封，置陰涼暗處保存．
請完成以下實驗探究過程：
Ⅰ．閱讀材料，根據學過的知識判斷問題
（1）室溫條件下，該消毒液（NaClO）溶液的pH______7（填“＞”、“＜”或“=”），
原因是（用離子方程式表示）______．
（2）該消毒液還具有的化學性質是______（填序號）．
A．強氧化性   B．強還原性   C．不穩定性    D．漂白性    E．弱酸性
Ⅱ．確定要研究的問題
該消毒液對碳鋼制品的腐蝕原理．
Ⅲ．設計方案，實施探究
（1）用燒杯取少量樣品，將一顆光亮的普通碳鋼釘放入燒杯，浸泡一段時間．預期的實驗現象是______．
（2）為了進一步探究碳鋼釘在該消毒液（NaClO）中的腐蝕原理，丁同學設計了如圖2實驗裝置，寫出碳（C）極上發生的電極反應式______．

Answer 1

【答案】分析：在電解池的陰極上是陽離子得電子發生得電子的還原反應，在陽極上是陰離子發生失電子的氧化反應；氯氣可以和強堿反應生成氯化鈉、次氯酸鈉和水；
Ⅰ、（1）次氯酸根離子水解導致次氯酸鈉溶液顯示堿性；
（2）次氯酸鈉中的次氯酸根離子具有氧化性；
Ⅲ、根據原電池的工作原理進行回答分析．
解答：解：甲：用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液，若通電時，為使生成的Cl₂被完全吸收，制得有較強殺菌能力的消毒液，則電解池的下端產生的是氯氣，上端產生的是氫氣，電解池的陰極上是陽離子氫離子得電子發生得電子的還原反應，生成氫氣，在陽極上是陰離子氯離子發生失電子的氧化反應，生成氯氣，所以a是正極，b是負極，電極反應式為2H⁺+2e^-→H₂↑，氯氣和氫氧化鈉反應的實質是：Cl₂+2OH^-═Cl^-+ClO^-+H₂O，故答案為：負；2H⁺+2e^-→H₂↑；Cl₂+2OH^-═Cl^-+ClO^-+H₂O；
I．（1）次氯酸根離子水解導致次氯酸鈉溶液顯示堿性，故答案為：＞；ClO^-+H₂O?HClO+OH^-；
（2）在消毒液中，次氯酸鈉具有氧化性，還具有漂白性，故答案為：A、D；
III．（1）在此情況下發生金屬鐵的吸氧腐蝕，最終會生成氫氧化鐵沉淀，
故答案為：鋼釘表面有紅褐色物質生成；
（2）在該原電池裝置中，金屬鐵為負極，碳棒上發生得電子的還原反應，即ClO^-+2e^-+H₂O→Cl^-+2OH^-，
故答案為：ClO^-+2e^-+H₂O→Cl^-+2OH^-．
點評：本題是一道關于電化學知識的綜合考查題，要求學生具有分析和解決問題的能力，難度不大．