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。回答下列問題：
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       區間（填“AB”、“BC”或“CD”）
③AB區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）碳酸氫鈉不穩定，受熱易分成解產生CO₂和H₂O，而碳酸鈉穩定。
（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，冷卻后均形成穩定的水柱。（3）NaHCO₃不穩定，受熱分解2NaHCO₃ Na₂CO₃+2H₂O+CO₂↑。向固體中加入HCl時首先發生反應：Na₂CO₃+HCl=NaCl+NaHCO₃；無氣體產生，當該反應完全后，再發生反應 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。總反應的離子方程式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。