10 新素养 科学探究与实践 科学探究与实践是我们需要不断培养的学科核心素养。实验课上,同学们做了电解水的实验。
(1)实验时正极产生的气体是
氧气
,通电一段时间后,正、负极产生气体的体积比约为
1:2
,发生反应的文字表达式为
水$\xrightarrow{通电}$氢气+氧气
。
(2)某同学在做电解水实验时,误向水中加入氯化钠,发现与正极相连的电极上出现黄绿色气体。
【提出问题】加入氯化钠的水通电时,两个电极上分别生成了什么气体?
【查阅资料】① 氯气($\ce{Cl_{2}}$)是一种黄绿色、有刺激性气味的有毒气体,常温下1体积水能溶解2体积氯气。
② 氯化钠溶液是在水中加入氯化钠固体溶解后得到的混合物。

【作出猜想】猜想1:氧气和氯气;猜想2:氢气和氧气;猜想3:氢气和氯气。
【设计实验】用如图所示装置来电解氯化钠溶液,并收集两个电极上产生的气体。

【实验结论】氯化钠溶液通电时,氯化钠和水反应生成两种气体和氢氧化钠,该反应的文字表达式为
氯化钠+水$\xrightarrow{通电}$氢气+氯气+氢氧化钠
。
【反思与评价】联系电解水的实验,要证明水的组成,你认为在电解水时
不可以
(填“可以”或“不可以”)向水中加入氯化钠溶液,原因是
氯化钠参与反应,有氯气生成,则无法证明水的组成(合理答案均可)
。
解析:
【分析】
首先利用电解水的核心规律“正氧负氢,氢二氧一”解决第一问;第二问结合题目中正极出现的黄绿色气体(资料提示为氯气),确定反应的反应物和生成物,书写文字表达式;最后根据电解水实验的目的(证明水的组成),分析加入氯化钠后反应的变化,得出反思结论。
【解析】
(1)电解水时,正极产生氧气,负极产生氢气,二者体积比约为1:2;水在通电条件下分解生成氢气和氧气,反应的文字表达式为:水$\xrightarrow{通电}$氢气+氧气。
(2)加入氯化钠后,正极生成黄绿色的氯气,结合反应生成两种气体和氢氧化钠,可知反应物为氯化钠和水,生成物为氢气、氯气和氢氧化钠,反应的文字表达式为:氯化钠+水$\xrightarrow{通电}$氢气+氯气+氢氧化钠;电解水的目的是证明水的组成,若加入氯化钠,氯化钠会参与反应生成氯气,引入其他元素,无法确定生成的气体是否来自水,因此不可以加入氯化钠溶液。
【答案】
(1) 氧气 1:2 水$\xrightarrow{通电}$氢气+氧气
(2)【实验结论】氯化钠+水$\xrightarrow{通电}$氢气+氯气+氢氧化钠
【反思与评价】不可以 氯化钠参与反应,有氯气生成,则无法证明水的组成(合理即可)
【知识点】
电解水实验、文字表达式书写、实验探究分析
【点评】
本题围绕电解水实验展开,既考查电解水的基础知识点,又通过拓展加入氯化钠的实验,培养学生结合资料分析实验现象、解决问题的科学探究能力,是初中化学的典型基础题型。
【难度系数】
0.6