Question

I  “套管實驗”是將一支較小的玻璃儀器裝入另外一個玻璃儀器中，經組裝來完成原來需要更多儀器進行的實驗。因其具有許多優(yōu)點，被廣泛應用于化學實驗中，如圖實驗為“套管實驗”，小試管內塞有沾有無水硫酸銅粉末的棉花球。請觀察實驗裝置，分析實驗原理，回答下列問題：
   
（1）該實驗的目的是_____________________
（2）實驗開始前微熱試管，說明裝置不漏氣的現象是                               
（3）一段時間后結束實驗，待裝置冷卻，取出小試管中固體溶于水，然后滴加1mol/L鹽酸，產生CO₂的量與鹽酸的量的關系如圖所示。其中合理的是________________

II燃料電池是一種連續(xù)的將燃料和氧化劑的化學能直接轉化為電能的化學電池。氫氣、烴、肼、甲醇等液體或氣體，均可以作燃料電池的燃料。請回答下列問題：
（1）以甲烷和氧氣為原料，氫氧化鈉溶液為電解質溶液構成電池。寫出其正極反應式   
（2）以上述電池為電源，石墨為電極電解1L0. 1mol/L的氯化鉀溶液�；卮鹣铝袉栴}：
寫出電解總反應的離子方程式                                     

（3）室溫時，電解一段時間后，取25mL上述電解后溶液，滴加0.2mol/L醋酸，加入醋酸的體積與溶液的pH的關系如圖所示（不考慮能量損失和氣體溶于水，溶液體積變化忽略不計）
①計算消耗標準狀況下甲烷        mL
②若圖中的B點pH=7，則酸堿恰好完全反應的點在       區(qū)間（填“AB”、“BC”或“CD”）
③AB區(qū)間溶液中各離子濃度大小關系中可能正確的是                 
A． c(K⁺)＞c(OH^－)＞c (CH₃COO^－) ＞c(H⁺)   
B． c(K⁺)＞c(CH₃COO^－)＞c(OH^－) ＞c(H⁺)
C． c(K⁺)＞c(CH₃COO^－)=c(OH^－) ＞c(H⁺)

Answer 1

（I）（1）探究（或證明）碳酸氫鈉不穩(wěn)定，受熱易分成解產生CO₂和H₂O，而碳酸鈉穩(wěn)定。
（2）A、B導管末端均有氣泡產生，冷卻后均有液柱回流（3）B、C    
(II)（1）O₂+2H₂O+4e^-=4OH^— （2）2Cl^—+2H₂O2OH^—+H₂↑+Cl₂↑
（3） ①280    ②A B      ③A B C

試題分析：（I）（1）兩個試管內分別裝有Na₂CO₃、NaHCO₃，給它們加熱，病用澄清的石灰水來檢驗CO₂的產生。就是來探究二者的熱穩(wěn)定性的相對大小。（2）實驗開始前微熱試管，說明裝置不漏氣的現象是A、B導管末端均有氣泡產生，冷卻后均形成穩(wěn)定的水柱。（3）NaHCO₃不穩(wěn)定，受熱分解2NaHCO₃ Na₂CO₃+2H₂O+CO₂↑。向固體中加入HCl時首先發(fā)生反應：Na₂CO₃+HCl=NaCl+NaHCO₃；無氣體產生，當該反應完全后，再發(fā)生反應 NaHCO₃+HCl=NaCl+H₂O+ CO₂↑。放出氣體。因此，若NaHCO₃完全分解，則兩步消耗的HCl的物質的量相等，體積也相等。若它部分分解，則發(fā)生第一步消耗的HCl就比第二步少些。B為部分分解的圖像；C為完全分解的圖像。選項為BC。(II)（1）以甲烷和氧氣為原料，氫氧化鈉溶液為電解質溶液構成電池。其正極反應式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^—。（2）電解KCl溶液，陽離子放電能力H⁺>K⁺，所以H⁺在陰極放電產生氫氣，陰離子放電能力Cl^->OH^-。所以H⁺在陰極放電產生氯氣�？偡磻�的離子方程式2Cl^—+2H₂O  2OH^—+H₂↑+Cl₂↑。（3）①開始時pH="13," c(OH^-)="0.1mol/L," v(OH^-)=1L，所以n(OH^-)=0.1mol.根據方程式可知轉移電子0.1mol.則消耗CH₄的物質的量為0.1mol÷8=0.0125mol,所以V（CH₄）="0.0125mol×" 22.4 L/mol=0.28L=280ml.②酸堿恰好完全反應得到CH₃COOK是強堿弱酸鹽，水解顯堿性，所以若圖中的B點pH=7，則酸堿恰好完全反應的點在AB間。③AB區(qū)間溶液可能是酸堿完全反應得到CH₃COOK，也可能是KOH過量時的KOH與CH₃COOK的混合溶液。若KOH過量，且KOH>CH₃COOK，則離子濃度大小關系為c(K⁺)＞c(OH^－)＞c (CH₃COO^－) ＞c(H⁺)A正確。若KOH<CH₃COOK，存在關系：c(K⁺)＞c(CH₃COO^－)＞c(OH^－) ＞c(H⁺)；若恰好反應，由于CH₃COO^—水解消耗，促進了水的電離，最終使溶液中的離子c(OH^－)＞c(H⁺)。存在關系：c(K⁺)＞c(CH₃COO^－)＞c(OH^－) ＞c(H⁺)。B正確。若產生的CH₃COOK與剩余的KOH物質的量相等，則c(K⁺)＞c(CH₃COO^－)=c(OH^－) ＞c(H⁺)。C正確。因此選項為ABC。₂CO₃、NaHCO₃的熱穩(wěn)定性及它們與酸反應的情況；電解原理、溶液中離子濃度的比較。