Question

已知在pH為4-5的環(huán)境中，Cu²⁺幾乎不水解，而Fe³⁺幾乎完全水解．某學生欲用電解純凈的CuSO₄溶液的方法，根據(jù)電極上析出銅的質量以及電極上產(chǎn)生氣體的體積來測定銅的相對原子質量．其實驗過程如下圖所示：

（1）符合條件的A可能是

cd

a．NH₃?H₂O      b．Cu    c．CuO    d．Cu（OH）₂
（2）過濾操作中用到的玻璃儀器有

燒杯、玻璃棒、漏斗

；步驟②中所用的部分儀器如圖，則A連接直流電源的

負

極，B電極上發(fā)生的電極反應為

40H^--4e^-═0₂↑+2H₂0

．
（3）電解開始一段時間后，在U形管中觀察到的現(xiàn)象有

銅棒變粗，石墨極上有氣泡生成，溶液的顏色變淺

電解的離子方程式為

2Cu²⁺+2H₂0

電解  .

2Cu+4H⁺+0₂↑

．
（4）下列實驗操作中必要的是（填字母）

ABDE

．
A．稱量電解前電極的質量
B．電解后，電極在烘干稱重前，必須用蒸餾水沖洗
C．刮下電解后電極上析出的銅，并清洗、稱重
D．電極在烘干稱重的操作中必須按“烘干-稱重-再烘干-再稱重”進行
E．在有空氣存在的情況下，烘干電極必須采用低溫烘干的方法
（5）銅的相對原子質量為

11200n

V

（用帶有n、V的計算式表示）．

Answer 1

分析：（1）鐵離子水解，調節(jié)pH可使鐵離子轉化為沉淀而除去；
（2）過濾需要漏斗、燒杯、玻璃棒等儀器；A端生成Cu，則A為陰極，B為陽極；
（3）電解發(fā)生2Cu²⁺+2H₂0

電解  .

2Cu+4H⁺+0₂↑，以此分析現(xiàn)象；
（4）根據(jù)電極上析出銅的質量以及電極上產(chǎn)生氣體的體積來測定銅的相對原子質量，則需要稱量電解前后電極的質量；
（5）根據(jù)電子守恒可知，2Cu～0₂↑，以此計算．

解答：解：（1）鐵離子水解，調節(jié)pH可使鐵離子轉化為沉淀而除去，Cu與氫離子不反應，加氨水會引入雜質，選cd均是鐵離子水解平衡正向移動，完全轉化為沉淀，
故答案為：cd；
（2）過濾需要漏斗、燒杯、玻璃棒等儀器；A端生成Cu，則A為陰極，與電源負極相連，B為陽極，陽極反應為40H^--4e^-═0₂↑+2H₂0，
故答案為：燒杯、玻璃棒、漏斗；負； 40H^--4e^-═0₂↑+2H₂0；
（3）電解發(fā)生2Cu²⁺+2H₂0

電解  .

2Cu+4H⁺+0₂↑，觀察到銅棒變粗，石墨極上有氣泡生成，溶液的顏色變淺，
故答案為：銅棒變粗，石墨極上有氣泡生成，溶液的顏色變淺；2Cu²⁺+2H₂0

電解  .

2Cu+4H⁺+0₂↑；
（4）根據(jù)電極上析出銅的質量以及電極上產(chǎn)生氣體的體積來測定銅的相對原子質量，則需要稱量電解前后電極的質量，
A．實驗之前應稱量電解前電極的質量，故正確
B．電解后，電極在烘干稱重前，必須用蒸餾水沖洗，減少誤差，故正確；
C．刮下電解后電極上析出的銅，并清洗、稱重，操作不精確，難得到準確的Cu的質量，故錯誤；
D．電極在烘干稱重的操作中必須按“烘干-稱重-再烘干-再稱重”進行，防止Cu被氧化，故正確；
E．在有空氣存在的情況下，烘干電極必須采用低溫烘干的方法，防止Cu被氧化，故正確；
故答案為：ABDE；
（5）設Cu的相對原子質量為x，
根據(jù)電子守恒可知，2Cu～0₂↑，則
                 2x    1
                 ng    

V×10-3L

22.4L/mol

2x×

V×10-3L

22.4L/mol

=n，
解得x=

11200n

V

，故答案為：

11200n

V

．

點評：本題考查實驗方案的設計，涉及電解原理及相對原子質量的測定，注意電解中電子守恒即可解答，（4）為解答的易錯點，題目難度中等．