Question

某學(xué)生擬用含有FeSO₄和 Fe₂（SO₄） ₃的CuSO₄溶液提純CuSO₄，并測定銅的相對原子質(zhì)量，其實(shí)驗(yàn)流程如圖1所示：

已知：

	氫氧化物開始沉淀時的pH	氫氧化物沉淀完全時的pH
Fe3+	1.9	3.2
Fe2+	7.0	9.0
Cu2+	4.7	6.7
供選擇的試劑有：Cl2、H2O2、濃H2SO4、NOH、CuO、Cu

試回答下列問題：
（1）試劑A的化學(xué)式為______，加入試劑A反應(yīng)的離子方程式為______，試劑B的化學(xué)式為______，加入 B 的作用是______，操作①的名稱是______．
（2）操作②中所用儀器裝置如圖2所示：則 X 應(yīng)接直流電源的______極，Y電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為：______．
（3）下列實(shí)驗(yàn)操作必要的是______（填字母）．
A．稱量電解前電極的質(zhì)量
B．電解后電極在烘干前，必須用蒸餾水沖洗
C．刮下電解后電極上的銅，并清洗、稱量
D．電極的烘干稱重的操作中必須按：烘干→稱重→再烘干→再稱重進(jìn)行兩次
E．在空氣中烘干電極，必須采用低溫烘干法
（4）向電解后的溶液中加入石態(tài)溶液，觀察到的現(xiàn)象是______．
（5）銅的相對原子質(zhì)量的計(jì)算式為______．

Answer 1

【答案】分析：（1）在酸性環(huán)境下，雙氧水可以將亞鐵離子氧化為三價(jià)鐵離子，氧化銅可以和酸發(fā)生反應(yīng)生成鹽和水，實(shí)現(xiàn)固體和液體的分離采用過濾的方法；
（2）根據(jù)電解池的工作原理知識來回答；
（3）根據(jù)Cu相對原子質(zhì)量的確定方法結(jié)合試驗(yàn)實(shí)質(zhì)和操作知識來回答；
（4）電解硫酸銅溶液后生成硫酸，溶液顯示酸性，據(jù)此來回答；
（5）根據(jù)兩個電極反應(yīng)結(jié)合電子守恒來計(jì)算．
解答：解：（1）FeSO₄和 Fe₂（SO₄） ₃的混合液中加入雙氧水，這樣雙氧水可以將亞鐵離子氧化為三價(jià)鐵離子，反應(yīng)實(shí)質(zhì)是：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O，再加入氧化銅，根據(jù)離子沉淀的pH，可以將三價(jià)鐵沉淀，但是銅離子不沉淀，實(shí)現(xiàn)沉淀和溶液分離的方法是過濾，
故答案為：H₂O₂；2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O；CuO；調(diào)節(jié)溶液的pH在3.2-4.7之間，使Fe³⁺完全水解為Fe（OH）₃沉淀以便除去；過濾；
（2）電解硫酸銅，要在陰極上獲得金屬Cu，根據(jù)陽極上產(chǎn)生氧氣的量來確定電子轉(zhuǎn)移的量，進(jìn)而確定銅元素的原子量，所以金屬銅應(yīng)該為負(fù)極，陽極上是氫氧根離子發(fā)生發(fā)應(yīng)，即：4OH^--e^-=2H₂O+O₂↑，故答案為：負(fù)；4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
（3）A．陰極上產(chǎn)生銅的質(zhì)量是根據(jù)電解前后電極質(zhì)量的變化量來衡量的，所以需要稱量電解前電極的質(zhì)量，故A正確；
B．電解后電極在烘干前，必須用蒸餾水沖洗，將表面的雜質(zhì)洗去，故B正確；
C．陰極上產(chǎn)生銅的質(zhì)量是根據(jù)電解前后電極質(zhì)量的變化量來衡量的，故C錯誤；
D．電極的烘干稱重的操作中必須按：烘干→稱重→再烘干→再稱重進(jìn)行兩次的程序，這樣可以減少實(shí)驗(yàn)誤差，故D正確；
E．在空氣中烘干電極，必須采用低溫烘干法，否則會導(dǎo)致金屬銅和氧氣之間的反應(yīng)，故E正確．
故選A、B、D、E
（4）電解硫酸銅溶液后生成硫酸，溶液顯示酸性，能使紫色的石蕊試液顯示紅色，故答案為：溶液變?yōu)榧t色；
（5）根據(jù)電極反應(yīng)式：陰極：Cu²⁺+2e^-=Cu 陽極：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，當(dāng)生成VmL的氧氣時，根據(jù)反應(yīng)式可以知道轉(zhuǎn)移電子為×4mol=
mol，根據(jù)陰極反應(yīng)，則Cu的相對原子質(zhì)量是=，故答案為：．
點(diǎn)評：本題考查了物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)分析判斷，物質(zhì)分離和提純的方法以及電解原理的應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)過程分析和物質(zhì)性質(zhì)掌握是解題關(guān)鍵，題目難度中等．