某研究性学习小组设计了一个环保型消毒液发生器,如图所示装置,用一石墨作电极电解饱和NaCl溶液,请你完成以下实验探究过程:
已知25℃H2CO3K1=4.4×10-7、K2=4.7×10-11、HClO K=2.9×10-8
(1)推断电源电极名称:a为______极,电解过程中,与电源正极相连的电极反应式为______.与电源负极相连的电极附近溶液pH______.(填“不变,“升高”或“降低”)
(2)产生消毒液过程的有关反应化学方程式:______.
(3)若要保存消毒液必须密封,原因是(用化学方程式表示)______.
(4)有人认为该消毒液和“洁厕液”(含盐酸)混合使用能增强清洁效果,你认为可行吗?
为什么?______
(5)对该消毒液对碳钢制品是否有腐蚀作用进行探究.
仅限选择的仪器和试剂:烧杯、试管、玻璃棒、量筒、容量瓶、滴管、药匙;光亮的铁钉、
消毒液、酚酞试液、2mol/L盐酸、lmol/L硫酸、2mol/L硝酸、20%KSCN溶液.
假设 | 实验操作 | 预期现象 | 结论 |
①有明显现象 | ______ | ______ | ______ |
②无明显现象,要进一步探究 | ______ | ______ | ______ |
![](https://img.ixiawen.com/uploadfile/2017/0514/20170514013907934.png)
(1)电解氯化钠溶液时,阳极是氯离子失电子生成氯气的过程,阴极是氢离子的电子生成氢气的过程,为使Cl2被完全吸收,制得有较强杀菌能力的消毒液,所以一定要让氯气在b电极产生,所以b电极是阳极,与电源正极相连,电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑,a电极是阴极,发生电极反应:2H++2e-=H2↑,该极消耗氢离子,电极附近溶液pH升高,故答案为:负;2Cl--2e-=Cl2↑;升高;
(2)电解饱和食盐水的原理方程式为:2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑,生成的氯气和氢氧化钠反应可以制得消毒液,即2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O, 通电 .
故答案为:2NaCl+2H2O
2NaOH+H2↑+Cl2↑,2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O; 通电 .
(3)次氯酸酸性弱于碳酸,次氯酸钠可以和空气中的二氧化碳反应生成碳酸氢钠和次氯酸,
即NaClO+H2O+CO2=NaHCO3+HClO,而导致漂白粉失效,故答案为:NaClO+H2O+CO2=NaHCO3+HClO;
(4)次氯酸酸性弱于盐酸,所以次氯酸钠可以和盐酸发生归中反应生成氯气,所以消毒液和“洁厕液”(含盐酸)混合使用没有清洁效果,故答案为:不行,因为二者混合后2HCl+NaClO=Cl2↑+NaCl+H2O;
(5)消毒液具有氧化性,可以将铁钉氧化,但被氧化后会发现铁钉生锈,生成的三价铁离子能使KSCN显红色,可以根据铁定是否生锈以及是否出现使得KSCN鲜红色的溶液这一现象来判断,故答案为:
假设 | 实验操作 | 预期现象 | 结论 |
用烧杯取少量消毒液,将一颗光亮的铁钉放入烧杯,浸泡一段时间 | 铁定表面出现铁锈 | 铁定被锈蚀 | |
用试管取少量(实验①)浸泡后的溶液,滴加足量的1mol/L的硫酸酸化,再用滴管滴加几滴20%的KSCN溶液 | 溶液不变色或溶液显血红色 | 铁钉可能未被腐蚀也可能被腐蚀 |