Question

【題目】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(xué)生擬用電解CuSO4溶液的方法測定銅的相對原子質(zhì)量。其實(shí)驗(yàn)流程如下圖所示：

試回答下列問題：

（1）加入A的作用是___________________________。

（2）步驟②中所用部分儀器如圖所示：II電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為___________________。

（3）步驟②的變化中，實(shí)現(xiàn)的能量轉(zhuǎn)化形式是______________________。

（4）在進(jìn)行測定銅的相對原子質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)操作中，屬于不必要操作的是________。

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．小心刮下電解后電極上的銅，并清洗、稱量

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，至少進(jìn)行兩次

e．在空氣中烘干電極，必須采用低溫烘干法

（5）銅的相對原子質(zhì)量的計(jì)算式為________。

（6）假若電解后溶液呈無色，向其中滴加甲基橙試液，觀察到的現(xiàn)象是_______________。

Answer 1

【答案】與H+反應(yīng)，調(diào)節(jié)溶液的pH在4～5之間使Fe3+完全水解 4OH—4e-=2H2O+O2↑ 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能和熱能 c 溶液變?yōu)榧t色

【解析】

該實(shí)驗(yàn)的目的是擬用電解CuSO4溶液的方法測定銅的相對原子質(zhì)量；步驟①中加入的黑色粉末是CuO，以調(diào)節(jié)溶液pH至4~5，使Fe3+形成沉淀，從而獲得純凈的CuSO4溶液；步驟②電解CuSO4溶液，陰極產(chǎn)生Cu而增重，陽極產(chǎn)生O2和H+，根據(jù)O2的體積可以得知產(chǎn)生Cu的物質(zhì)的量，再根據(jù)陰極增加的質(zhì)量計(jì)算得出Cu的摩爾質(zhì)量，即Cu相對原子質(zhì)量。

（1）該實(shí)驗(yàn)的目的是擬用電解CuSO4溶液的方法測定銅的相對原子質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)原料為pH=3.8的CuSO4和Fe2(SO4)3混合溶液，題中也告知在pH為4～5的溶液中，Cu2+幾乎不水解，而Fe3+幾乎完全水解，故步驟①中加入的黑色粉末是CuO，其目的是與H+反應(yīng)，調(diào)節(jié)溶液的pH在4～5之間使Fe3+完全水解；

（2）步驟②中，陰極上Cu2+放電，產(chǎn)生Cu使得陰極增重，故I電極為陰極，II電極為陽極，陽極的電極反應(yīng)為：4OH--4e-=2H2O+O2↑；

（3）步驟②中的能量轉(zhuǎn)化形式為電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；

（4）a、陰極增重a g，是利用差量法計(jì)算而來，是稱量電解前后的電極質(zhì)量再作差，這樣可以減小誤差；

b、電解后電極在烘干前，必須用蒸餾水沖洗，洗掉電極表面附著的CuSO4等物質(zhì)；

c、該實(shí)驗(yàn)中，用差量法來獲得電極增加的質(zhì)量，不需要將銅刮下；

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，至少進(jìn)行兩次，以確保充分烘干；

e、在空氣中烘干電極，必須采用低溫烘干法，避免Cu被氧化，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果；

綜上所述，僅c不必要；

（5）根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒可知：2Cu-4e--O2，n(O2)== ，則n(Cu)=2n(O2)=，m(Cu)=a g，則M(Cu)===；

（6）假若電解后溶液呈無色，說明溶液中只剩有H2SO4，加入甲基橙之后，溶液變?yōu)榧t色。