Question

兴趣小组进行电解水实验,并探究电解水过程中发现的“异常”现象。

实验一:电解水实验

用如图所示装置,进行电解水实验。水中添加NaOH，以增强水的导电性。

（1）开始反应前a、b两管内都充满溶液,接通电源，一段时间后,两管产生的气体如右图所示,则a管下方导线应接电源的__________极（选填“正"或“负"）。用________验证b,管中的气体。

（2）说明水是一种化合物的实验事实:____________________。

（3）电解后NaOH溶液的浓度______________（选填"变大"“变小"或“不变"）。

实验二:探究电解水实验中的“异常”现象

兴趣小组使用石墨电极进行电解水实验，添加Ca（OH）₂增强水的导电性.添加Ca（OH）₂后形成饱和溶液。连接电源.除两极有气泡产生外,正极附近还出现明显的白色浑浊。兴趣小组的的同学们对这一-“异常” 现象中白色不溶物的成分和形成原因进行探究。

查阅资料:电解过程中.溶液的温度会升高。

（4）兴趣小组同学首先排除溶于水中的CO₂,导致白色浑浊,原因是_______________________。

（5）兴趣小组同学提出不同猜想,并设计相关实验进行验证。

①同学甲:取与上:述实验相同体积的饱和Ca（OH）₂溶液于烧杯中,加热至电解时上升的温度，观察到溶液中没有明显的浑浊现象。该实验目的是___________________________。

②同学乙:认为可能是水的减少导致白色浑浊。设计验证该猜想的实验操作方案:_____________________。

③同学丙:认为可能是采用石墨电极电解导致白色浑浊。该同学用铂电极替代石墨电极重复上述实验,一段时间后溶液没有出现浑浊。根据这一现象, 推测该白色不溶物可能是CaCO₃。为进一步验证不溶物的成分:

i.可用__________操作分离出不溶物；

ii.设计方案并实验:____________（填操作现象） ,证明白色不溶物中含有碳酸根;

iii根据同学丙的实验,推测电解过程出现浑浊的主要原因:__________________________。

Answer

负 带火星的木条 生成氢气和氧气 变大 若为水中溶解的CO2导致浑浊，一开始就会出现浑浊，而不是电解后出现浑浊 探究温度升高能否导致白色浑浊 取与上述实验相同体积的饱和Ca（OH）2溶液，蒸发出与上述实验相同量的水，再冷却到室温，观察溶液中是否有明显浑浊出现 过滤 取不溶物加盐酸，不溶物溶解并产生气体，把气体通入澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊 石墨电极含碳元素，电解过程中石墨电极与正极生成的O2反应生成CO2，反应生成的CO2和石灰水反应生成CaCO3沉淀

【解析】

（1）水通电分解时，负极产生氢气，正极产生氧气，体积比为2：1。a管中产生的气体较多是氢气，说明与电源的负极相连，b管产生的是氧气，是用带火星的木条检验；

（2）电解水时生成了氢气和氧气，说明水中含有氢元素和氧元素，从而说明水是化合物；

（3）电解后水的质量减小，溶质不变，溶质质量分数变大；

（4）兴趣小组同学首先排除溶于水中的CO2,导致白色浑浊，原因是若为水中溶解的CO2导致浑浊，一开始就会出现浑浊，而不是电解后出现浑浊；

（5）①氢氧化钙的溶解度随温度的升高而减小。同学甲：取与上述实验相同体积的饱和Ca（OH）2溶液于烧杯中，加热至电解时上升的温度，观察到溶液中没有明显的浑浊现象。该实验目的是探究温度升高能否导致白色浑浊；

②同学乙：认为可能是水的减少导致白色浑浊。设计验证该猜想的实验操作方案是取与上述实验相同体积的饱和Ca（OH）2溶液，蒸发出与上述实验相同量的水，再冷却到室温，观察溶液中是否有明显浑浊出现；

③i 过滤能将固体与液体分离，可用过滤操作分离出不溶物；

ii 碳酸根离子检验方法是取样加入适量稀盐酸，若有气体产生将气体通入澄清石灰水，若澄清石灰水变浊，则样品中含有碳酸根离子。设计方案并实验：取不溶物加盐酸，不溶物溶解并产生气体，把气体通入澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊，证明白色不溶物中含有碳酸根；

iii 根据同学丙的实验，推测电解过程出现浑浊的主要原因是石墨电极含碳元素，电解过程中石墨电极与正极生成的O2反应生成CO2，反应生成的CO2和石灰水反应生成CaCO3沉淀。