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21. (6分)2023年“中国水周”的活动主题为“强化依法治水,携手共护母亲河”。以下是某化学兴趣小组对某池塘水样进行的实验探究。
(1)同学向实验的试管中加入适量的明矾,通过搅拌,静置后过滤发现水变得澄清。
【查阅资料】明矾$[KAl(SO_4)_2·12H_2O]$是一种净水剂,可在水中解离出阴、阳离子。
【提出问题】明矾中哪一种离子有净水作用？
【作出猜想】(2)A同学猜想：K⁺；B同学猜想：
【设计实验】(3)A同学进行了如下实验,请填写表中空白。
|实验操作|实验现象|实验结论|
|①向一烧杯浑浊的水中加入少量KCl,静置|烧杯中的水仍然浑浊|
|②向一烧杯浑浊的水中加入少量$Al_2(SO_4)_3,$静置|
(4)B同学认为A同学的实验方案不合理,理由是
(5)经过以上处理后,再过滤得到的水
(1)同学向实验的试管中加入适量的明矾,通过搅拌,静置后过滤发现水变得澄清。
【查阅资料】明矾$[KAl(SO_4)_2·12H_2O]$是一种净水剂,可在水中解离出阴、阳离子。
【提出问题】明矾中哪一种离子有净水作用？
【作出猜想】(2)A同学猜想：K⁺；B同学猜想：
SO₄²⁻
；C同学猜想：$Al^3⁺。$【设计实验】(3)A同学进行了如下实验,请填写表中空白。
|实验操作|实验现象|实验结论|
|①向一烧杯浑浊的水中加入少量KCl,静置|烧杯中的水仍然浑浊|
K⁺没有净水作用
||②向一烧杯浑浊的水中加入少量$Al_2(SO_4)_3,$静置|
烧杯中的水变澄清
|$Al^3⁺$有净水作用|(4)B同学认为A同学的实验方案不合理,理由是
加入少量 Al₂(SO₄)₃后烧杯中的水变澄清，有可能是硫酸根离子具有净水作用
。请你改进方案并设计实验：向一烧杯浑浊的水中加入少量 AlCl₃，静置(合理即可)
。(5)经过以上处理后,再过滤得到的水
不是
(填“是”或“不是”)纯水。
答案：
(2)SO₄²⁻
(3)K⁺没有净水作用 烧杯中的水变澄清
(4)加入少量 Al₂(SO₄)₃后烧杯中的水变澄清，有可能是硫酸根离子具有净水作用 向一烧杯浑浊的水中加入少量 AlCl₃，静置(合理即可)
(5)不是
(2)SO₄²⁻
(3)K⁺没有净水作用 烧杯中的水变澄清
(4)加入少量 Al₂(SO₄)₃后烧杯中的水变澄清，有可能是硫酸根离子具有净水作用 向一烧杯浑浊的水中加入少量 AlCl₃，静置(合理即可)
(5)不是
22. (7分)新情境 神舟十七号发射 2023年10月26日神舟十七号载人飞船的成功发射又一次让国人振奋。同学们通过查阅资料发现宇航员生活的空间站核心舱配置了再生式生命保障系统,包括电解制氧、冷凝水收集与处理、尿处理、一氧化碳以及微量有害气体去除等,实现水、氧气等物质的循环利用,保障航天员在轨长期驻留。这让同学们对于电解水有了新的认识。
(1)电解水时,因为纯水不导电,通常要加入少量氢氧化钠溶液或硫酸钠溶液,目的是
(2)写出电解水的符号表达式：
小红做电解水实验时,在水中加了氯化钠,小红发现与正极相连的石墨电极上出现黄绿色气体。这激发了小红探究的欲望。请你一起参与小红的探究活动吧！
【提出问题】加入氯化钠的水通电时,石墨电极上分别生成了什么气体？
【查阅资料】①氯气$(Cl_2)$是黄绿色、有刺激性气味的有毒气体,常温下1体积水能溶解2体积$Cl_2；$
②氯化钠溶液就是在水中加了氯化钠固体。
(3)【提出假设】假设1：电极上分别生成了氧气和氯气；
假设2：电极上分别生成了氢气和氧气；
假设3：
(4)【设计实验】小红用如图所示的装置来电解加了氯化钠的水,并收集两个电极上产生的气体。
|实验步骤|实验现象|解释或结论|
|①按照如图所示,连接好实验装置,通电一段时间后,用a、b两支试管分别收集两根石墨电极上产生的气体,观察气体的颜色|a试管收集到黄绿色气体,b试管收集到无色气体|通过对气体颜色的分析,说明假设
|②用拇指堵住b试管,移近点燃的酒精灯,松开拇指|听到
(5)【实验反思】小红发现给加了氯化钠的水通电后除了生成两种气体外,还生成了氢氧化钠(NaOH),请写出加入氯化钠的水通电时发生反应的符号表达式：
(6)【反思与评价】联想电解水的实验,你认为在电解水时
(1)电解水时,因为纯水不导电,通常要加入少量氢氧化钠溶液或硫酸钠溶液,目的是
增强水的导电性
。(2)写出电解水的符号表达式：
H₂O$\xlongequal{通电}$H₂+O₂
。小红做电解水实验时,在水中加了氯化钠,小红发现与正极相连的石墨电极上出现黄绿色气体。这激发了小红探究的欲望。请你一起参与小红的探究活动吧！
【提出问题】加入氯化钠的水通电时,石墨电极上分别生成了什么气体？
【查阅资料】①氯气$(Cl_2)$是黄绿色、有刺激性气味的有毒气体,常温下1体积水能溶解2体积$Cl_2；$
②氯化钠溶液就是在水中加了氯化钠固体。
(3)【提出假设】假设1：电极上分别生成了氧气和氯气；
假设2：电极上分别生成了氢气和氧气；
假设3：
电极上分别生成了氢气和氯气
。(4)【设计实验】小红用如图所示的装置来电解加了氯化钠的水,并收集两个电极上产生的气体。
|实验步骤|实验现象|解释或结论|
|①按照如图所示,连接好实验装置,通电一段时间后,用a、b两支试管分别收集两根石墨电极上产生的气体,观察气体的颜色|a试管收集到黄绿色气体,b试管收集到无色气体|通过对气体颜色的分析,说明假设
2
肯定是错误的||②用拇指堵住b试管,移近点燃的酒精灯,松开拇指|听到
爆鸣声
|证明b试管中收集的气体为氢气|(5)【实验反思】小红发现给加了氯化钠的水通电后除了生成两种气体外,还生成了氢氧化钠(NaOH),请写出加入氯化钠的水通电时发生反应的符号表达式：
NaCl + H₂O$\xlongequal{通电}$NaOH + H₂+Cl₂
。(6)【反思与评价】联想电解水的实验,你认为在电解水时
不可以
(填“可以”或“不可以”)加入少量的氯化钠溶液,原因是氯化钠参与反应，影响实验解析
。
答案：
(1)增强水的导电性
(2)H₂O$\xlongequal{通电}$H₂+O₂
(3)电极上分别生成了氢气和氯气
(4)2 爆鸣声
(5)NaCl + H₂O$\xlongequal{通电}$NaOH + H₂+Cl₂
(6)不可以 氯化钠参与反应，影响实验解析
(1)电解水时，因为纯水不导电，通常要加入少量氢氧化钠溶液或硫酸钠溶液，目的是增强水的导电性。
(2)水电解生成氢气和氧气。
(3)[提出假设]根据元素守恒可以提出以下假设：假设 1：电极上分别生成了氧气和氯气；假设 2：电极上分别生成了氢气和氧气；假设 3：电极上分别生成了氢气和氯气。
(4)[设计实验]①按照如图所示，连接好实验装置，通电一段时间后，用 a、b 两支试管分别收集两根石墨电极上产生的气体，观察到 a 试管收集到黄绿色气体，b 试管收集到无色气体，而氢气和氧气均为无色气体，由此可知，假设 2 肯定是错误的；②氢气具有可燃性，所以用拇指堵住 b 试管，移近点燃的酒精灯，松开拇指，会听到爆鸣声。
(5)[实验反思]由实验现象可知，氯化钠和水在通电的条件下反应生成氢氧化钠、氢气和氯气。
(6)[反思与评价]由实验现象可知，电解水的实验中，若水中加入氯化钠，其中的氯化钠也参加反应生成氯气而影响实验，所以电解水时不可以加入少量的氯化钠溶液。
(1)增强水的导电性
(2)H₂O$\xlongequal{通电}$H₂+O₂
(3)电极上分别生成了氢气和氯气
(4)2 爆鸣声
(5)NaCl + H₂O$\xlongequal{通电}$NaOH + H₂+Cl₂
(6)不可以 氯化钠参与反应，影响实验解析
(1)电解水时，因为纯水不导电，通常要加入少量氢氧化钠溶液或硫酸钠溶液，目的是增强水的导电性。
(2)水电解生成氢气和氧气。
(3)[提出假设]根据元素守恒可以提出以下假设：假设 1：电极上分别生成了氧气和氯气；假设 2：电极上分别生成了氢气和氧气；假设 3：电极上分别生成了氢气和氯气。
(4)[设计实验]①按照如图所示，连接好实验装置，通电一段时间后，用 a、b 两支试管分别收集两根石墨电极上产生的气体，观察到 a 试管收集到黄绿色气体，b 试管收集到无色气体，而氢气和氧气均为无色气体，由此可知，假设 2 肯定是错误的；②氢气具有可燃性，所以用拇指堵住 b 试管，移近点燃的酒精灯，松开拇指，会听到爆鸣声。
(5)[实验反思]由实验现象可知，氯化钠和水在通电的条件下反应生成氢氧化钠、氢气和氯气。
(6)[反思与评价]由实验现象可知，电解水的实验中，若水中加入氯化钠，其中的氯化钠也参加反应生成氯气而影响实验，所以电解水时不可以加入少量的氯化钠溶液。
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