【分析】本题围绕电解水实验展开,解题思路如下:1. 明确电解水“正氧负氢,氢二氧一”的规律,电极处是反应起始位置,气泡首先在电极处产生,据此判断气泡出现位置和气体体积比;2. 根据气体性质(氢气可燃、氧气助燃)分析气体检验现象;3. 依据电解水产物结合质量守恒推导实验结论,书写化学方程式;4. 结合图表中产生相同体积氢气的时间判断电解速率,时间越短速率越大;5. 利用石墨组成元素及氧气的化学性质分析白色浑浊的原因。
【解析】
(1) 电解水时,电极是反应发生的位置,气泡首先在电极处产生,甲玻璃管的电极位于c处,故通电后甲中气泡首先出现在c处;根据“正氧负氢,氢二氧一”,甲连接电源正极产生氧气,乙连接负极产生氢气,二者体积比约为1:2。
(2) 乙玻璃管中气体为氢气,氢气具有可燃性,将燃着的木条放在尖嘴口,会观察到气体燃烧,产生淡蓝色火焰,放出热量。
【实验结论】(1) 电解水生成氢气和氧气,根据质量守恒定律,化学反应前后元素种类不变,得出水是由氢元素和氧元素组成的结论;(2) 水在通电条件下分解生成氢气和氧气,化学方程式为$\ce{2H_{2}O\xlongequal{通电} 2H_{2}\uparrow + O_{2}\uparrow}$。
【实验改进】(1) 产生20mL氢气所需时间越短,电解水速率越大,由图Ⅱ可知,NaOH溶液浓度为10%、电压为12V时,所需时间最短,故电解速率最大;(2) 石墨的组成元素为碳元素;电解水时正极产生氧气,氧气与石墨中的碳反应生成二氧化碳,二氧化碳与溶液中的$\ce{Ca(OH)_{2}}$反应生成碳酸钙白色浑浊,故出现白色浑浊。
【答案】
c
1:2
气体燃烧,产生淡蓝色火焰,放出热量
水是由氢元素和氧元素组成的
$\ce{2H_{2}O\xlongequal{通电} 2H_{2}\uparrow + O_{2}\uparrow}$
10%
12 V
碳元素
电解水生成氧气,氧气和碳反应生成二氧化碳,二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊(合理答案均可)
【知识点】电解水实验、化学方程式书写、碳的化学性质
【点评】本题全面考查电解水的现象、结论、化学方程式书写及实验改进探究,既注重基础知识点的掌握,又考查图表分析和逻辑推理能力,是对电解水相关知识的综合应用。
【难度系数】0.7