Question

已知在pH為4-5的環境中，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，根據電極上析出銅的質量以及電極上產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______
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______；步驟②中所用的部分儀器如圖，則A連接直流電源的______極，B電極上發生的電極反應為______．
（3）電解開始一段時間后，在U形管中觀察到的現象有______電解的離子方程式為______ 2Cu+4H⁺+0₂↑

Answer 1

【答案】分析：（1）鐵離子水解，調節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）電解發生2Cu²⁺+2H₂2Cu+4H⁺+0₂↑，以此分析現象；
（4）根據電極上析出銅的質量以及電極上產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）根據電子守恒可知，2Cu～0₂↑，以此計算．
解答：解：（1）鐵離子水解，調節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）電解發生2Cu²⁺+2H₂2Cu+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⁺+2H₂2Cu+4H⁺+0₂↑；
（4）根據電極上析出銅的質量以及電極上產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，
根據電子守恒可知，2Cu～0₂↑，則
                 2x    1
                 ng    
2x×=n，
解得x=，故答案為：．
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．