Question

12．水的電解實驗是按照如圖所示的實驗裝置，在直流電的條件下迸行的，某化學興趣小組的同學通過實驗驗證、資料搜集、理論分析等，對水電解實驗中的一系列問題進行了探究．請你和他們一起去探究：
【提出間題】實驗過程中產生氣體的速率與什么有關？
【作出猜想】水電解的速率與水的導電性有關．
【設計實驗】為了證明上述猜想，你設計的實驗是取等量的蒸餾水分別置于兩電解槽中，向其中一個加入少量硫酸溶液通電進行電解，你觀察到的現象是加入硫酸的水電解速率較快，純蒸餾水電解速率較慢你得出的結論是水電解的速率與水的導電性有關，導電性越強，速率越快；
【反思與評價】實驗后，產生氫氣和氧氣的體積比大于2：1，在裝置氣密性良好、讀數正確的前提下，造成這一誤差的原因是什么呢？根據這一問題，他們首先查閱資料，分析整理，又提出了假設并進行了以下探究：
【提出假設】產生氫氣和氧氣的體積比大于2：1，可能和氫氣、氧氣的溶解度有關；
【設計實驗】在某次電解水的實驗中加入了少量的NaOH溶液，測得了分別與電源正負兩極的陽、陰兩極上產生的氣體的實驗數據如下：

時間（分鐘）	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
陰極生成氣體體積（cm3）	6	12	20	29	39	49	55	65	75	85
陽極生成氣體體積（cm3）	2	4	7	11	16	21	26	31	36	41

【實驗結論】仔細分析以上實驗數據，從第7分鐘起，陰陽兩極生成的氣體體積之比非常接近理論比值．
【交流與討論】你認為產生上述現象的原因是氧氣的溶解度比氫氣的溶解度大，所以1～6分鐘內，陰、陽兩極生成的氣體體積之比大于2：l．從第7分鐘開始，可能H₂和O₂的溶解已達到飽和，氣體的體積比大致保持2：1．

Answer 1

分析 【設計實驗】要證明水電解的速率與水的導電性有關，可取等量的蒸餾水分別放于兩電解槽中，其中一個加入少量稀硫酸進行對照實驗，通過現象推導結論；
【提出假設】根據題意：產生氫氣和氧氣的體積比大于2：1，且在裝置氣密性良好、讀數正確的前提下，造成誤差的原因可能是兩種氣體的溶解度不同造成的，據此提出猜想；
【實驗結論】根據表中的數據分析回答；
【交流與討論】據氫氣與氧氣溶解度判斷生成氣體的不是2：1的原因．

解答 解：【設計實驗】要證明水電解的速率與水的導電性有關，可取等量的蒸餾水分別放于兩電解槽中，其中一個加入少量稀硫酸進行對照實驗；可觀察到加入硫酸的水電解速率較快，純蒸餾水電解速率較慢；由此可知水電解的速率與水的導電性有關，導電性越強，速率越快；
【提出假設】根據題意：產生氫氣和氧氣的體積比大于2：1，且在裝置氣密性良好、讀數正確的前提下，造成誤差的原因可能是兩種氣體的溶解度不同造成的，據此提出假設；
【實驗結論】由表中的數據可知，自第7分鐘起陰陽兩極生成的氣體體積之比非常接近理論比值；
【交流與討論】因為氧氣的溶解度比氫氣的溶解度大，所以1～6分鐘內，陰、陽兩極生成的氣體體積之比大于2：l．從第7分鐘開始，可能H₂和O₂的溶解已達到飽和，氣體的體積比大致保持2：1；
故答案為：【設計實驗】取等量的蒸餾水分別置于兩電解槽中，向其中一個加入少量硫酸溶液通電進行電解；
加入硫酸的水電解速率較快，純蒸餾水電解速率較慢；水電解的速率與水的導電性有關，導電性越強，速率越快；
【提出假設】產生氫氣和氧氣的體積比大于2：1，可能和氫氣、氧氣的溶解度有關；
【實驗結論】7；
【交流與討論】氧氣的溶解度比氫氣的溶解度大，所以1～4分鐘內，陰、陽兩極生成的氣體體積之比大于2：l．從第5分鐘開始，可能H₂和O₂的溶解已達到飽和，氣體的體積比大致保持2：1．

點評 本題詳細考查電解水的實驗及實驗設計，能很好的考查學生對知識的掌握和設計實驗探究知識的能力，及分析數據得出結論的能力．