Question

8．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(jù)電極上析出Cu的質(zhì)量（n）以及電極上產(chǎn)生氣體的體積（V mL 標準狀況）來測定Cu的相對原子質(zhì)量，過程如下：

回答下列問題：
（1）步驟①中加入的A是CuO或Cu（OH）₂或CuCO₃，作用是：調(diào)節(jié)pH為4-5使鐵離子轉(zhuǎn)化為沉淀而除去．
（2）電解開始后，在U形管中可以觀察到的現(xiàn)象有：銅棒變粗，石墨極上有氣泡生成，溶液的顏色變淺．電解的離子方程式為2Cu²⁺+2H₂0$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+4H⁺+0₂↑．
（3）下列實驗操作中必要的是ABDE（填寫字母）．
（A）稱量電解前的電極的質(zhì)量；
（B）電解后，電極在烘干稱量前，必須用蒸餾水沖洗；
（C）刮下電解后電極上析出的銅，并清洗，稱量；
（D）電解后烘干稱重的操作中必須按“烘干→稱量→再烘干→再稱量”進行；
（E）在有空氣存在的情況下，烘干電極必須用低溫烘干的方法．
（4）銅的相對原子質(zhì)量為$\frac{11200n}{V}$（用帶有n、V的計算式表示）．

Answer 1

分析 （1）鐵離子水解，調(diào)節(jié)pH可使鐵離子轉(zhuǎn)化為沉淀而除去；
（2）電解發(fā)生2Cu²⁺+2H₂0$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+4H⁺+0₂↑，以此分析現(xiàn)象；
（3）根據(jù)電極上析出銅的質(zhì)量以及電極上產(chǎn)生氣體的體積來測定銅的相對原子質(zhì)量，則需要稱量電解前后電極的質(zhì)量；
（4）根據(jù)電子守恒可知，2Cu～0₂↑，以此計算．

解答 解：（1）鐵離子水解，調(diào)節(jié)pH可使鐵離子轉(zhuǎn)化為沉淀而除去，且不能引入雜質(zhì)，故可以加入CuO或Cu（OH）₂或CuCO₃，故答案為：CuO或Cu（OH）₂或CuCO₃，調(diào)節(jié)pH為4-5使鐵離子轉(zhuǎn)化為沉淀而除去；
（2）電解發(fā)生2Cu²⁺+2H₂0$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+4H⁺+0₂↑，觀察到銅棒變粗，石墨極上有氣泡生成，溶液的顏色變淺，
故答案為：銅棒變粗，石墨極上有氣泡生成，溶液的顏色變淺；2Cu²⁺+2H₂0$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+4H⁺+0₂↑；
（3）根據(jù)電極上析出銅的質(zhì)量以及電極上產(chǎn)生氣體的體積來測定銅的相對原子質(zhì)量，則需要稱量電解前后電極的質(zhì)量，
A．實驗之前應稱量電解前電極的質(zhì)量，故A正確
B．電解后，電極在烘干稱重前，必須用蒸餾水沖洗，減少誤差，故B正確；
C．刮下電解后電極上析出的銅，并清洗、稱重，操作不精確，難得到準確的Cu的質(zhì)量，故C錯誤；
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”進行，防止Cu被氧化，故D正確；
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，防止Cu被氧化，故E正確；
故答案為：ABDE；
（5）設Cu的相對原子質(zhì)量為x，
根據(jù)電子守恒可知，2Cu～0₂↑，則
                 2x       1
                 ng    $\frac{V×1{0}^{-3}L}{22.4L/mol}$
則有：2x×$\frac{V×1{0}^{-3}L}{22.4L/mol}$=n，
解得x=$\frac{11200n}{V}$，故答案為：$\frac{11200n}{V}$．

點評 本題考查實驗方案的設計，涉及電解原理及相對原子質(zhì)量的測定，注意電解中電子守恒即可解答，（4）為解答的易錯點，題目難度中等．