Question

（12分）已知pH為4－5的條件下，Cu²⁺幾乎不水解，而Fe³⁺幾乎完全水解。某學生用電解純凈的CuSO₄溶液的方法，并根據電極上析出Cu的質量（n）以及電極上產生氣體的體積（V mL 標準狀況）來測定Cu的相對原子質量，過程如下：

回答下列問題：

（1）加入CuO的作用是             。

（2）步驟②中所用的部分儀器如下圖所示，則A、B分別連直流電源的      和         極（填“正”或“負”）。

（3）電解開始后，在U形管中可以觀察到的現象有：                             。電解的離子方程式為                                   。

（4）下列實驗操作中必要的是         （填寫字母）。

（A）稱量電解前的電極的質量；（B）電解后，電極在烘干稱量前，必須用蒸餾水沖洗；（C）刮下電解后電極上析出的銅，并清洗，稱量；（D）電解后烘干稱重的操作中必須按“烘干→稱量→再烘干→再稱量”進行；（E）在有空氣存在的情況下，烘干電極必須用低溫烘干的方法。

（5）銅的相對原子質量為                （用帶有m、V的計算式表示）。

 

Answer 1

（1）通過消耗H⁺而調整溶液的pH使之升高，其目的是使Fe³⁺完成水解形成Fe(OH)₃沉淀而除去（2分）（2）負；正（各1分）

（3）石墨上有氣泡逸出，溶液顏色變淺（2分） 2Cu²⁺+2H₂O2Cu↓+O₂↑+4H⁺ （2分）（4）A、B、D、E（2分）（5）11200n/ V  （2分）

解析:（1）因為在pH為4～5的條件下，Cu²⁺幾乎不水解，而Fe³⁺幾乎完全水解，生成氫氧化鐵沉淀，所以要除去硫酸銅溶液中的Fe³⁺，就必須增大溶液的pH值，同時還不能引入新的雜質，因此可以利用氧化銅中和酸來達到目的。（2）因為反應中必須產生氣體，所以銅電極不能作陽極，只能作陰極，所以A是負極，B是正極。（3）石墨作陽極溶液中的OH^－放電產生氧氣，銅作陰極，溶液中的Cu^2＋放電析出銅，故溶液中Cu^2＋的濃度減小，溶液顏色變淺。電解的離子方程式為2Cu²⁺+2H₂O2Cu↓+O₂↑+4H⁺ 。（4）要計算析出的銅的質量，就必須產量電解前后的電極質量。由于電極表面會吸附溶液的離子，因此必須用蒸餾水沖洗。為防止電極表面的水分殘留，至少要烘干2次。銅在加熱的情況下會與氧氣發生氧化還原反應，因此在有空氣存在的情況下，烘干電極必須用低溫烘干的方法。刮下電解后電極上析出的銅，在操作上不現實的，也不能看刮凈。（5）氧氣的體積為Vml，所以依據電解的離子方程式：2Cu²⁺+2H₂O2Cu↓+O₂↑+4H⁺ 可計算銅的相對原子質量。