Question

2．某化學(xué)興趣小組用如圖裝置電解CuSO₄溶液，測定銅的相對原子質(zhì)量．
（1）若實驗中測定在標(biāo)準(zhǔn)狀況下放出的氧氣的體積VL，B連接直流電源的正極 （填“正極”或“負極”），并寫出B極發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O．
（2）電解開始一段時間后，在U形管中可觀察到的現(xiàn)象銅電極上有紅色固體析出，石墨電極上有無色氣體產(chǎn)生，溶液藍色變淺．
并寫出該電解反應(yīng)總的離子方程式2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺．
（3）實驗中還需測定的數(shù)據(jù)是①（填寫序號）．
①A極的質(zhì)量增重mg       ②B極的質(zhì)量增重mg
（4）銅的相對原子質(zhì)量為：$\frac{11.2m}{V}$（用含有m、V的計算式表示）．
（5）如果用堿性（KOH為電解質(zhì)）甲烷燃料電池作為電源進行實驗，放電時負極的電極反應(yīng)式為CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O．

Answer 1

分析 （1）電解硫酸銅溶液，如果陽極上析出氧氣，則陽極是惰性電極，工作時，陽極上氫氧根離子放電，陰極上銅離子放電，則陽極連接電源正極，陰極連接電源負極，根據(jù)兩極上離子的放電順序書寫電極反應(yīng)式；
（2）電解硫酸銅溶液，根據(jù)陰陽極上離子放電順序書寫電池反應(yīng)式及溶液中出現(xiàn)的現(xiàn)象；
（3）要測定銅的相對原子質(zhì)量還要測定析出銅的質(zhì)量；
（4）根據(jù)銅的相對原子質(zhì)量和氧氣的關(guān)系式計算；
（5）甲烷燃料電池中，負極上甲烷失電子發(fā)生氧化反應(yīng)．

解答 解：（1）若實驗中測定在標(biāo)準(zhǔn)狀況下放出的氧氣的體積VL，說明陽極上是氫氧根離子放電而不是銅放電，所以銅作陰極，石墨作陽極，則A連接直流電源的負極，B連的是正極，是陽極，發(fā)生反應(yīng)：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，
故答案為：正極；4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
（2）電解硫酸銅時，石墨作陽極，則陰極上銅離子得電子而析出銅，陽極上氫氧根離子放電而生成氧氣，溶液中銅離子濃度減小，溶液顏色變淺，電池反應(yīng)式為：2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺，
故答案為：銅電極上有紅色固體析出，石墨電極上有無色氣體產(chǎn)生，溶液藍色變淺；2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺；
（3）要測定銅的相對原子質(zhì)量還要測定析出銅的質(zhì)量，A電極上析出銅，故選①；
（4）根據(jù)2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺知，標(biāo)況下，生成22.4L氧氣析出2mol銅，析出mg銅時放出VL氧氣，則銅的相對原子質(zhì)量=$\frac{22.4m}{2V}$=$\frac{11.2m}{V}$，故答案為：$\frac{11.2m}{V}$；
（5）甲烷燃料電池中，負極上甲烷失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O，故答案為：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O．

點評 本題考查實驗探究，難點是電極反應(yīng)式的書寫，注意燃料電池中電極反應(yīng)式的書寫要結(jié)合電解質(zhì)溶液的酸堿性，如果燃料和氧化劑相同，而電解質(zhì)溶液不同，則電極反應(yīng)式也不同，為易錯點．