Question

已知在pH為4～5的溶液中，Cu²⁺幾乎不水解，而Fe³⁺幾乎完全水解．某學生擬用電解CuSO₄溶液的方法測定銅的相對原子質量．其實驗流程如圖a所示：

試回答下列問題：
（1）步驟①所加入的A的化學式為

 

；加入A的作用是

 

；沉淀物B是

 

（填化學式）．
（2）步驟②中所用部分儀器如圖b所示：則A應接直流電源的

 

極．B電極上發(fā)生的電極反應式為

 

．
（3）電解后向溶液中加入石蕊試液，觀察到的現(xiàn)象是

 

．
（4）計算：銅的相對原子質量為

 

（用含a、V的代數(shù)式表示）．

Answer 1

考點：電解原理

專題：電化學專題

分析：（1）pH為4～5的條件下，Cu²⁺幾乎不水解，而Fe³⁺幾乎完全水解，加入稍過量的CuO，可以得到純凈的硫酸銅溶液，故加入CuO調節(jié)pH值，F(xiàn)e³⁺完全水解形成Fe（OH）₃沉淀而除去；
（2）電解生成銅與氧氣，故Cu電極A連接電源的負極，石墨電極B連接電源的陽極，溶液中氫氧根離子失電子發(fā)生氧化反應；
（3）電解硫酸銅溶液生成Cu、氧氣與硫酸；
（4）根據(jù)電子轉移守恒計算Cu的相對原子質量．

解答： 解：（1）pH為4～5的條件下，Cu²⁺幾乎不水解，而Fe³⁺幾乎完全水解，加入稍過量的CuO，可以得到純凈的硫酸銅溶液，故加入CuO通過消耗H⁺而調整溶液的pH使之升高，使Fe³⁺完全水解形成Fe（OH）₃沉淀而除去，
故答案為：CuO，調節(jié)溶液的pH在4～5之間使Fe³⁺完全水解，F(xiàn)e（OH）₃；
（2）電解生成Cu與氧氣，故Cu電解連接電源的負極，石墨電極連接電源的陽極，故A、B分別連直流電源的負極、正極，B電極上發(fā)生的電極反應式為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，
故答案為：負；4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
（3）電解硫酸銅溶液生成Cu、氧氣與硫酸，電解的離子方程式為：2Cu²⁺+2H₂O

通電  .

2Cu↓+O₂↑+4H⁺，溶液顯酸性，加入石蕊試液變紅色，
故答案為：溶液變紅色；
（5）VmL氧氣的物質的量為

V×10-3L

22.4L/mol

=

V

22400

mol，設Cu的相對原子質量為Mr，根據(jù)電子轉移守恒，則：

m

Mr

×2=

V

22400

mol×4，解得Mr=

11200a

V

，
故答案為：

11200a

V

．

點評：本題以測定Cu的相對原子質量為載體，考查電解原理、對工藝流程的理解、常用化學用語、化學計算等，難度中等，理解工藝流程是解題的關鍵，需要學生具有扎實的基礎與綜合運用知識分析、解決問題的能力．