Question

5．某溫度下，將一定量密度為1.15g/cm³的氯化鈉溶液通以直流電用惰性電極進(jìn)行電解，設(shè)氯化鈉恰好完全電解，且無其它反應(yīng)發(fā)生，得到溶液中氧元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%．
（1）電解時(shí)發(fā)生的反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH；
（2）電解后溶液中溶質(zhì)和溶劑的物質(zhì)的量之比為1：10；
（3）計(jì)算原氯化鈉溶液的物質(zhì)的量濃度（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）．

Answer 1

分析 （1）用惰性電極電解飽和氯化鈉溶液，陰極上水得電子生成氫氣和氫氧根離子，陽極上氯離子失電子生成氯氣；
（2）電解后溶液中溶質(zhì)為NaOH，溶劑是水，設(shè)NaOH的物質(zhì)的量為xmol，水的物質(zhì)的量為ymol，根據(jù)O原子守恒知，n（O）=n（NaOH）+n（H₂O）=（x+y）mol，O元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{16g/mol×（x+y）mol}{40xg+18yg}×100%$=80%，據(jù)此計(jì)算x、y之比；
（3）根據(jù)方程式知2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH，n（Cl₂）=n（H₂）=$\frac{1}{2}$n（NaOH），根據(jù)NaOH計(jì)算析出HCl的質(zhì)量，結(jié)合溶液密度計(jì)算溶液體積，根據(jù)Na原子守恒計(jì)算n（NaCl），從而計(jì)算原溶液物質(zhì)的量濃度．

解答 解：（1）用惰性電極電解飽和氯化鈉溶液，陰極上水得電子生成氫氣和氫氧根離子，陽極上氯離子失電子生成氯氣，電池反應(yīng)式為2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH，
故答案為：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH；
（2）電解后溶液中溶質(zhì)為NaOH，溶劑是水，設(shè)NaOH的物質(zhì)的量為xmol，水的物質(zhì)的量為ymol，根據(jù)O原子守恒知，n（O）=n（NaOH）+n（H₂O）=（x+y）mol，O元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{16g/mol×（x+y）mol}{40xg+18yg}×100%$=80%，
x：y=1：10，故答案為：1：10；
（3）設(shè)電解后溶質(zhì)的物質(zhì)的量為1mol、溶劑的物質(zhì)的量為10mol，
根據(jù)方程式知2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$Cl₂↑+H₂↑+2NaOH，n（Cl₂）=n（H₂）=$\frac{1}{2}$n（NaOH）=$\frac{1}{2}$×1mol=0.5mol，
析出氣體相對(duì)于HCl，則析出氣體質(zhì)量=0.5mol×2×36.5g/mol=36.5g，原溶液質(zhì)量=40g/mol×1mol+18g/mol×10mol+36.5g=256.5g，溶液體積=$\frac{256.5g}{1.15g/mL}$=0.223L，
根據(jù)Na原子守恒得n（NaCl）=n（NaOH）=1mol，則c（NaCl）=$\frac{1mol}{0.223L}$=4.48mol/L，
答：原氯化鈉溶液的物質(zhì)的量濃度4.48mol/L．

點(diǎn)評(píng) 本題以電解原理為載體考查物質(zhì)的量有關(guān)計(jì)算，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算能力，明確各個(gè)物理量之間關(guān)系是解本題關(guān)鍵，注意電解后溶液中溶質(zhì)成分，注意原溶液質(zhì)包含生成氣體質(zhì)量，為易錯(cuò)點(diǎn)．