3.某学习小组同学对电解水时要在水中加入其他物质感到好奇,于是进行了探究。
【信息检索】
①纯水中,每十亿个水分子中只有大约两个水分子解离生成氢离子和氢氧根离子。
②硫酸钠、氢氧化钠、氯化钠等物质在水中易解离出离子。
③溶液电导率是衡量导电性的指标之一,离子浓度越大,电导率越高,导电性越好。
④氯气($\ce{Cl_{2}}$)为黄绿色有刺激性气味的有毒气体,可溶于水,与氢气在光照条件下会发生爆炸。
探究一:电解水时为什么要加入其他物质?
(1)根据题目信息分析,电解水时水中加入硫酸钠等物质的作用是什么?
(2)为了证明(1)的推理结论,学习小组同学用下图所示装置分别做了实验,请你帮助他们完善相应环节的内容。


|实验|正极现象|负极现象|
|----|----|----|
|实验①:蒸馏水,通电|无明显现象|无明显现象|
|实验②:向蒸馏水中加入足量硫酸钠,溶解后通电|产生明显气泡|产生明显气泡|
|实验③:向蒸馏水中加入足量氢氧化钠,溶解后通电||产生明显气泡|
|实验④:向蒸馏水中加入足量氯化钠,溶解后通电|产生明显气泡|产生明显气泡|
【结论】
根据实验①和②可得出,向水中加入硫酸钠(填“能”或“否”)增强导电性。
根据实验①和③可得出,向水中加入氢氧化钠能增强导电性,则实验③中正极现象是。
根据实验可得出,向水中加入氯化钠能增强导电性。
探究二:电解水探究水的组成时,能增强导电性的物质都能加入吗? 学习小组同学在探究一的基础上,分别做了以下实验:

|实验|正极现象|负极现象|
|----|----|----|
|实验⑤:用燃着的木条检验实验②中两电极上产生的气体|气体无色无味,使小木条燃烧更旺|气体无色无味,能燃烧,火焰呈淡蓝色|
|实验⑥:用燃着的木条检验实验③中两电极上产生的气体|气体无色无味,使小木条燃烧更旺|气体无色无味,能燃烧,火焰呈淡蓝色|
|实验⑦:用燃着的木条检验实验④中两电极上产生的气体|气体呈黄绿色,有刺激性气味,不能使小木条燃烧更旺|气体无色无味,能燃烧,火焰呈淡蓝色|
(3)根据实验⑦中正极现象并结合信息分析:正极产生的气体是,说明电解水探究水的组成时,为了增强导电性,(填“能”或“不能”)加入氯化钠。
【总结与提升】
(4)电解水探究水的组成时,能增强导电性的物质(填“一定”或“不一定”)都可以加入。

(1) 增强导电性。
(2) 产生明显气泡；能；产生明显气泡；①和④
(3) 氯气(或$\ce{Cl_{2}}$)；不能
(4) 不一定

【分析】
本题围绕电解水时加入其他物质的作用及不同物质对电解产物的影响展开，解题思路为：首先根据题目给出的纯水电离程度、物质解离特性及电导率与离子浓度的关系，分析加入硫酸钠等物质的作用；再通过对比不同实验（蒸馏水、加硫酸钠、加氢氧化钠、加氯化钠的电解实验）的现象，结合实验目的推导结论；最后根据实验⑦的正极现象及氯气的性质，判断电解水探究水组成时能否加入氯化钠，总结得出最终结论。
【解析】
(1) 由信息①可知纯水中离子浓度极低，导电性差；信息②说明硫酸钠等物质易解离出离子，信息③指出离子浓度越大电导率越高、导电性越好，因此电解水时加入硫酸钠等物质的作用是增强导电性。
(2) 实验③向蒸馏水中加入氢氧化钠，氢氧化钠易解离出离子增强导电性，与实验②（加硫酸钠）类似，正极会产生明显气泡；对比实验①（蒸馏水，无气泡）和实验②（加硫酸钠，有气泡），可得出加入硫酸钠能增强导电性；实验①和④对比，加氯化钠后通电产生明显气泡，说明加入氯化钠能增强导电性，因此实验③正极现象为产生明显气泡。
(3) 实验⑦中正极产生黄绿色、有刺激性气味的气体，结合信息④可知该气体为氯气（$\ce{Cl_{2}}$），说明加入氯化钠电解时正极会产生氯气，会干扰水组成的探究，因此不能加入氯化钠。
(4) 由上述实验可知，硫酸钠、氢氧化钠可加入电解水探究水的组成，而氯化钠不能加入，因此能增强导电性的物质不一定都可以加入。
【答案】
(1) 增强导电性
(2) 产生明显气泡；能；产生明显气泡；①和④
(3) 氯气(或$\ce{Cl_{2}}$)；不能
(4) 不一定
【知识点】
电解水实验；溶液的导电性；物质的解离
【点评】
本题为探究性实验题，需结合题目给出的信息分析电解水时加入不同物质的影响，重点考查学生提取信息、对比实验分析结论的能力，是对电解水相关知识的综合应用。
【难度系数】
0.5