Question

某学习小组利用以下装置进行电解氯化铵溶液的实验，其中X为铁，Y为石墨，a为wg质量分数为40%的NH₄Cl溶液（滴有酚酞）。

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

（l）电解过程中，A 装置中可观察到的现象是__________。

（2）请选用上述仪器，组装一套检验产生氢气的装置：_________[按气流方向（用“→”表示），用小写字母表示，装置不重复使用］。

（3）某同学认为将E换成装有碱石灰的干燥管也可以达到相同效果，乙同学认为不合理，其理由是________________。

（4）设计实验检测阳极产生的气体成分（除水蒸气外）。（所选的试剂用字母编号代替）限选试剂：A、3mol/LNaOH溶液  B、品红  C、酸化的淀粉-KI溶液   D、KBr溶液

操作	现象和结论
将混合气体依次通入________	__________________

（5）电解结束后，加热电解液将NH₃完全蒸出，并用水吸收形成200.00mL溶液，取出其中的20.00mL加指示剂后用标准浓度为c mol/L的盐酸溶液滴定，消耗盐酸V mL，则电解制得NH₃的产率_________（用化简为整数的含w 、c 、V的代数式表示）。

（6）若实验时反接了正负极，则X极的电极方程式为______________。

Answer

X极（负极）产生无色气泡，Y极产生黄绿色气体，X溶液变红 h→p→q→m→n→j→k→o 碱石灰不能除去混有的NH3，NH3与CuO反应产生相同的现象，干扰实验 操作：D（或B），足量的A，C； 现象与结论：D变黄色（橙黄色）（或B褪色），则混合气体有Cl2；C变蓝，则混合气体含有O2 Fe-2e-=Fe2+

【解析】本题考查实验方案设计的评价，（1）Y接电源的正极，作阳极，根据电解工作原理，阳极反应式为2Cl－2e－=Cl2↑，Y极上有黄绿色气体产生，X接电源的负极，作阴极，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑，有无色气泡冒出，产生NH3·H2O，溶液显碱性，溶液变红；（2）验证氢气存在，用氢气还原氧化铜，然后验证产物，根据（1）的分析，X电极产生氢气，氢气中混有水蒸气和氨气，水蒸气和氨气对实验产生影响，必须除去，因此通过E装置，然后还原氧化铜，验证水的存在，接B装置，最后连接D装置，顺序是h→p→q→m→n→j→k→o；（3）（1）中产生NH3·H2O，氢气中混有氨气，根据信息，氨气也能还原CuO，产生H2O，干扰实验，碱石灰干燥氨气，不能除去NH3，干扰实验；（4）阳极产物是氯气，也有可能含有氧气，根据信息，氧化性：Cl2> Br2＞O2 > I2，因此先验证氯气，防止氧气对实验的干扰，因此氯气通入到B或D中，如果B褪色，说明含有氯气，如果D变为黄色或橙黄色，说明含有氯气；然后通入氢氧化钠溶液，除去氯气，再通入C，如果C变蓝，说明含有氧气；操作顺序是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，根据N元素守恒，电解m(NH4Cl)=Vc×10－2×57.5g，则产率为Vc×10－2×53.5/(w×40%)= ；（6）反接，铁作阳极，根据电解原理，铁失电子，即电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋。