1.某學(xué)生欲用電解純凈CuSO4 溶液的方法來測定銅的相對原子質(zhì)量.其實(shí)驗(yàn)過程如圖1所示:

(1)步驟①所加的A的化學(xué)式為CuO;已知:常溫下Fe(OH)3的溶度積Ksp=8.0×10-38,Cu(OH)2的溶度積Ksp=3.0×10-20,通常認(rèn)為殘留在溶液中的離子濃度小于1×10-5 mol•L-1時就認(rèn)為沉淀完全,設(shè)溶液中CuSO4的濃度為3.0mol•L-1,則加入A調(diào)PH范圍是3.3<pH≤4    (已知lg2=0.3)
(2)步驟②中所用的部分儀器如圖2:則A應(yīng)接在直流電源的負(fù)極(填“正”或“負(fù)”).
(3)石墨電極上的電極反應(yīng)式4OH--4e-=2H2O+O2↑.
(4)下列實(shí)驗(yàn)操作中必要的是(填字母)ABDE.
A.稱量電解前電極的質(zhì)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(jìn)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(zhì)量為$\frac{11200n}{V}$(用帶有n、V的計(jì)算式表示).
(6)若②用甲醇-O2-熔融碳酸鹽電池提供電能,寫出該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式CH3OH-6e-+3CO32-═4CO2+2H2O.

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(diào)節(jié)pH值,F(xiàn)e3+完全水解形成Fe(OH)3沉淀而除去;加入A調(diào)PH范圍應(yīng)確保Fe3+沉淀完全,而Cu2+不沉淀,據(jù)此計(jì)算pH;
(2)由于電解硫酸銅溶液時,要求一電極增重,另一電極有氣體生成,故A應(yīng)做陰極,B做陽極,據(jù)此分析;
(3)石墨電極上氫氧根放電;
(4)需要準(zhǔn)確稱量生成銅的質(zhì)量,銅電極前后質(zhì)量之差為生成的Cu的質(zhì)量,Cu電解表面會附著離子,應(yīng)清洗除去,由于銅與氧氣發(fā)生反應(yīng),在空氣存在情況下,應(yīng)低溫烘干,稱量兩次之差小于天平的感量,說明烘干;
(5)根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計(jì)算Cu的相對原子質(zhì)量;
(6)甲醇-O2-熔融碳酸鹽電池中,負(fù)極上甲醇放電生成二氧化碳,據(jù)此分析電極反應(yīng).

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(diào)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;加入A調(diào)PH范圍應(yīng)確保Fe3+沉淀完全,由于當(dāng)Fe3+沉淀完全時,即溶液中Fe3+的濃度小于1×10-5 mol•L-1,故有:c(Fe3+)×c3(OH-)=8.0×10-38,解得c(OH-)>2×10-11mol/L,c(H+)<5×10-4mol/L,則pH>3.3;但Cu2+不能沉淀,故有:c(Cu2+)×c2(OH-)=3.0×10-20,而c(Cu2+)=3mol/L,解得c(OH-)≤10-10mol/L,c(H+)≥10-4mol/L,則pH≤4.即應(yīng)調(diào)節(jié)溶液的pH為3.3<pH≤4.
故答案為:CuO;3.3<pH≤4;
(2)由于電解硫酸銅溶液時,要求一電極增重,另一電極有氣體生成,故A應(yīng)做陰極,電極反應(yīng)為:Cu2++2e-=Cu,B做陽極,電極反應(yīng)為:4OH--4e-+2H2O=4OH-,故A應(yīng)連
電源的負(fù)極,故答案為:負(fù);
(3)石墨為陽極,氫氧根放電,故電極反應(yīng)為:4OH--4e-=2H2O+O2↑,故答案為:4OH--4e-=2H2O+O2↑;        
(4)需要準(zhǔn)確稱量生成銅的質(zhì)量,銅電極前后質(zhì)量之差為生成的Cu的質(zhì)量,Cu電解表面會附著離子,應(yīng)清洗除去,由于銅與氧氣發(fā)生反應(yīng),在空氣存在情況下,應(yīng)低溫烘干,稱量兩次之差小于天平的感量,說明烘干,故需要進(jìn)行ABDE操作,不需要進(jìn)行C操作,
故答案為:A、B、D、E;
(5)VmL氧氣的物質(zhì)的量為$\frac{V×1{0}^{-3}L}{22.4L/mol}$=$\frac{V}{22400}$mol,設(shè)Cu的相對原子質(zhì)量為Mr,根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒,則:$\frac{n}{{M}_{r}}$×2=$\frac{V}{22400}$mol×4,解得Mr=$\frac{11200n}{V}$,
故答案為:$\frac{11200n}{V}$;
(6)甲醇-O2-熔融碳酸鹽電池中,負(fù)極上甲醇放電生成二氧化碳,電極反應(yīng)式為:CH3OH-6e-+3CO32-═4CO2+2H2O,故答案為:CH3OH-6e-+3CO32-═4CO2+2H2O.

點(diǎn)評 本題以測定Cu的相對原子質(zhì)量為載體,考查電解原理、對工藝流程的理解、常用化學(xué)用語、化學(xué)計(jì)算等,難度中等,理解工藝流程是解題的關(guān)鍵,需要學(xué)生具有扎實(shí)的基礎(chǔ)與綜合運(yùn)用知識分析、解決問題的能力.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

7.在酸性Fe(NO33溶液中逐漸通入H2S氣體,不可能發(fā)生的離子反應(yīng)是(  )
A.3H2S+2NO3-+2H+═2NO↑+3S↓+4H2O
B.3Fe3++3NO3-+6H2S═3NO↑+6S↓+3Fe2++6H2O
C.Fe3++3NO3-+5H2S+2H+═3NO↑+5S↓+Fe2++6H2O
D.Fe3++9NO3-+14H2S+8H+═9NO↑+14S↓+Fe2++18H2O

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

8.影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素很多,可用圖上所示裝置研究有關(guān)反應(yīng)速率的問題.

取一段鎂條,用砂紙擦去表面的氧化膜,使鎂條浸入錐形瓶內(nèi)足量的稀鹽酸中.足量鎂條與一定量鹽酸反應(yīng)生成H2的量與反應(yīng)時間的關(guān)系曲線如圖2所示.
(1)寫出該反應(yīng)的離子方程式Mg+2H+═Mg2++H2↑.
(2)從圖2中看出0~6min內(nèi)平均反應(yīng)速率最快的時間段是B(填序號)
A.0~2min B.2~4min C.4~6min
(3)請畫出上述反應(yīng)的速率隨時間變化的示意圖.
(4)在前4min內(nèi),鎂條與鹽酸的反應(yīng)速率逐漸加快,原因是鎂和鹽酸反應(yīng)是放熱反應(yīng),隨著反應(yīng)體系溫度升高,反應(yīng)速率增大;在4min之后,反應(yīng)速率逐漸減慢,原因是4min后由于溶液中H+濃度降低,所以導(dǎo)致反應(yīng)速率減。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

9.工廠中用稀硫酸浸泡某礦石后的溶液中,除了含有大量硫酸外.還含有少量NH4+、Fe3+、AsO43-、Cl-.為除去雜質(zhì)離子,部分操作流程如下:

請回答問題:
(1)NH4+在用稀硫酸浸泡某礦石后的溶液中以(NH42SO4和NH4Cl形式存在.現(xiàn)有一份(NH42SO4溶液,一份NH4Cl溶液,(NH42SO4溶液中c(NH4+)恰好是NH4Cl溶液中c(NH4+)的2倍,則c[(NH42SO4]<c(NH4Cl)(填:<、=或>).
(2)隨著向廢液中投入生石灰(忽略溶液溫度的變化),溶液中$\frac{[N{H}_{3}•{H}_{2}O]}{[O{H}^{-}]}$減。ㄌ睢霸龃蟆薄ⅰ皽p小”或“不變”).
(3)投入生石灰調(diào)節(jié)pH到2~3時,大量沉淀主要成分為CaSO4•2H2O[含有少量Fe(OH)3],提純CaSO4•2H2O的主要步驟:向沉淀中加入過量稀硫酸,充分反應(yīng)后,過濾、洗滌、晾干或干燥.
(4)25℃,H3AsO4電離常數(shù)為K1=5.6×10-3、K2=1.7×10-7、K3=4.0×10-12.當(dāng)溶液中pH調(diào)節(jié)到8~9時,沉淀主要成分為Ca3(AsO42
①pH調(diào)節(jié)到8左右Ca3(AsO42 才開始沉淀的原因是H3AsO4是弱酸,當(dāng)溶液中pH調(diào)節(jié)到8左右,c(AsO43-)增大,Ca3(AsO42開始沉淀.
②Na3AsO4 第一步水解的平衡常數(shù)數(shù)值為:2.5×10-3
③已知:AsO43-+2I-+2H+=AsO43-+I2+H2O,SO2+I2+2H2O=SO42-+2I-+4H+.上述兩個反應(yīng)中還原性最強(qiáng)的微粒是SO2

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

16.綠柱石被國際珠寶界公認(rèn)為四大名貴寶石之一.主要成分為Be3Al2[Si6O18],因含適量的Cr2O3(0.15~0.6%),而形成祖母綠.試回答下列問題:
(1)基態(tài)Al原子中,電子填充的最高能級是3p,基態(tài)Cr原子的價電子排布式是3d54s1
(2)用“>”或“<”填空:
第一電離能鍵能沸點(diǎn)離子半徑
Be>BC-C>Si-SiH2S<H2OAl3+<O2-
(3)BeCl2分子的空間構(gòu)型是直線型,它的二聚體Be2Cl4結(jié)構(gòu)如右圖所示,其中Be原子的雜化方式是sp3

(4)強(qiáng)還原劑LiAlH4能將SiCl4還原成SiH4,試寫出SiH4在空氣中自燃的化學(xué)方程式SiH4+2O2=SiO2+2H2O.
(5)Be的氧化物的立方晶胞結(jié)構(gòu)如右圖所示,已知氧化鈹晶體的密度為ρg•cm-3,則晶胞連長為$\root{3}{\frac{100}{ρ{N}_{A}}}$cm(設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的值,用含NA、ρ的代數(shù)式表示).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

6.加熱13.7g Na2CO3和NaHCO3的固體混合物至質(zhì)量不再發(fā)生變化,剩余固體質(zhì)量為10.6g,則混合物中Na2CO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為(  )
A.84%B.50%C.16%D.39%

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:多選題

13.15g某金屬混合物與足量鹽酸完全反應(yīng),生成的氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為11.2L,則該混合物可能是( 。
A.Mg、AlB.Mg、FeC.Zn、FeD.Al、Zn

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:解答題

10.向某恒容密閉容器中加入4mol A、1.2mol C和一定量的B三種氣體,一定條件下發(fā)生反應(yīng),各物質(zhì)濃度隨時間變化如甲圖所示[已知t0~t1階段c(B)未畫出].乙圖為t2時刻后改變反應(yīng)條件,反應(yīng)速率隨時間的變化情況,在t2、t3、t4、t5時刻各改變一種不同的條件,已知t3時刻為使用催化劑.

(1)若t1=15s,則t0~t1階段的反應(yīng)速率為v(C)=0.02mol•L-1s-1
(2)t4時刻改變的條件為減小壓強(qiáng),該反應(yīng)的逆反應(yīng)為放熱反應(yīng)(填“吸熱反應(yīng)”或“放熱反應(yīng)”). B的起始物質(zhì)的量為2mol.
(3)圖乙中共有Ⅰ~Ⅴ五處平衡,其平衡常數(shù)與Ⅰ處的平衡常數(shù)不相等的是Ⅴ(填“Ⅱ”、“Ⅲ”、“Ⅳ”或“Ⅴ”).
(4)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式2A(g)+B(g)?3C(g).

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

11.下列說法正確的是( 。
A.凡是中心原子采取sp3雜化的分子,其立體構(gòu)型都是正四面體型
B.在SCl2中,中心原子S采取sp雜化軌道成鍵
C.雜化軌道只用于形成σ鍵或用于容納未參與成鍵的孤電子對
D.凡AB3型的共價化合物,其中心原子A均采用sp3雜化軌道成鍵

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