Question

【題目】某學習小組利用以下裝置進行電解氯化銨溶液的實驗，其中X為鐵，Y為石墨，a為wg質量分數為40%的NH4Cl溶液（滴有酚酞）。

已知：①氧化性：Cl2> Br2＞O2 > I2，②NH3+3CuO3Cu + 3H2O + N2

（l）電解過程中，A 裝置中可觀察到的現象是__________。

（2）請選用上述儀器，組裝一套檢驗產生氫氣的裝置：_________[按氣流方向（用“→”表示），用小寫字母表示，裝置不重復使用］。

（3）某同學認為將E換成裝有堿石灰的干燥管也可以達到相同效果，乙同學認為不合理，其理由是________________。

（4）設計實驗檢測陽極產生的氣體成分（除水蒸氣外）。（所選的試劑用字母編號代替）限選試劑：A、3mol/LNaOH溶液 B、品紅 C、酸化的淀粉-KI溶液 D、KBr溶液

操作	現象和結論
將混合氣體依次通入________	__________________

（5）電解結束后，加熱電解液將NH3完全蒸出，并用水吸收形成200.00mL溶液，取出其中的20.00mL加指示劑后用標準濃度為c mol/L的鹽酸溶液滴定，消耗鹽酸V mL，則電解制得NH3的產率_________（用化簡為整數的含w 、c 、V的代數式表示）。

（6）若實驗時反接了正負極，則X極的電極方程式為______________。

Answer 1

【答案】 X極（負極）產生無色氣泡，Y極產生黃綠色氣體，X溶液變紅 h→p→q→m→n→j→k→o 堿石灰不能除去混有的NH3，NH3與CuO反應產生相同的現象，干擾實驗 操作：D（或B），足量的A，C； 現象與結論：D變黃色（橙黃色）（或B褪色），則混合氣體有Cl2；C變藍，則混合氣體含有O2 Fe-2e-=Fe2+

【解析】本題考查實驗方案設計的評價，（1）Y接電源的正極，作陽極，根據電解工作原理，陽極反應式為2Cl－2e－=Cl2↑，Y極上有黃綠色氣體產生，X接電源的負極，作陰極，電極反應式為2H＋＋2e－=H2↑，有無色氣泡冒出，產生NH3·H2O，溶液顯堿性，溶液變紅；（2）驗證氫氣存在，用氫氣還原氧化銅，然后驗證產物，根據（1）的分析，X電極產生氫氣，氫氣中混有水蒸氣和氨氣，水蒸氣和氨氣對實驗產生影響，必須除去，因此通過E裝置，然后還原氧化銅，驗證水的存在，接B裝置，最后連接D裝置，順序是h→p→q→m→n→j→k→o；（3）（1）中產生NH3·H2O，氫氣中混有氨氣，根據信息，氨氣也能還原CuO，產生H2O，干擾實驗，堿石灰干燥氨氣，不能除去NH3，干擾實驗；（4）陽極產物是氯氣，也有可能含有氧氣，根據信息，氧化性：Cl2> Br2＞O2 > I2，因此先驗證氯氣，防止氧氣對實驗的干擾，因此氯氣通入到B或D中，如果B褪色，說明含有氯氣，如果D變為黃色或橙黃色，說明含有氯氣；然后通入氫氧化鈉溶液，除去氯氣，再通入C，如果C變藍，說明含有氧氣；操作順序是i→B或D→A→C；（5）NH3＋HCl=NH4Cl，因此200.00mL溶液n(NH3)=V×10－3×c×200/20mol=Vc×10－2mol，根據N元素守恒，電解m(NH4Cl)=Vc×10－2×57.5g，則產率為Vc×10－2×53.5/(w×40%)= ；（6）反接，鐵作陽極，根據電解原理，鐵失電子，即電極反應式為Fe－2e－=Fe2＋。