Question

19．如图是可用于测量阿伏加德罗常数的装置示意图，其中A是纯铜片、B是石墨，插在100mLCuSO₄稀溶液中，铜片、石墨与引出导线相连，引出端分别为X、Y．
（1）当以IA的电流电解6min后，测得铜片A的质量减少了2.56g，则图装置中的X端应与直流电的正极相连．
（2）电解后将电源反接，2IA的电流电解6min后，假设溶液体积不变，测得溶液中CuSO₄物质的量浓度为0.1mol/L，则原溶液中CuSO₄物质的量浓度0.5mol/L．溶液中H⁺的物质的量浓度为0.8mol/L．
（3）列式计算实验测得的阿伏加德罗常数N_A（用I表示）2.8I×10²²mol^-1．（已知电子电量e=1.60×10^-19C）

Answer 1

分析 （1）A为纯铜片，电解过程中A的质量减少了2.56g，则A为阳极，与电解池阳极相连的为电源正极；（2）电解后将电源反接，X为阴极，2IA的电流电解6min后，反应生成铜的物质的量为：$\frac{2.56g}{64g/mol}$×2=0.08mol，则前3分钟相当于电镀，溶液中铜离子浓度不变；3min后开始电极硫酸铜溶液，溶液中铜离子减少了0.04mol，同时生成了0.08mol氢离子，根据c=$\frac{n}{V}$计算出铜离子减少的浓度，从而可知原溶液中铁离子浓度；根据电子守恒计算出电解后溶液中氢离子的物质的量及浓度；
（3）每生成1mol Cu，需要转移2mole^-，现生成0.08mol Cu，需转移0.16mole^-，
由物理学知识知，体系中通过的电子的物质的量为：n（e^-）=$\frac{Q}{{N}_{A}•{e}^{-}}=\frac{It}{{N}_{A}•{e}^{-}}=\frac{2IA×6×60s}{1.6×1{0}^{-19}C•{N}_{A}}$=0.16mol，据此计算出阿伏伽德罗常数N_A．

解答 解：（1）A为纯铜片，电解过程中A的质量减少了2.56g，则A为阳极，与A相连的X端为电源的正极，
故答案为：正极；
（2）电解后将电源反接，X为阴极，2IA的电流电解6min后，反应生成铜的物质的量为：$\frac{2.56g}{64g/mol}$×2=0.08mol，则前3分钟相当于电镀，溶液中铜离子浓度不变；3min后开始电极硫酸铜溶液，溶液中铜离子减少了0.04mol，同时生成了0.08mol氢离子，铜离子减少的浓度为：$\frac{0.04mol}{0.1L}$=0.4mol/L，则原溶液中铜离子的浓度为：0.1mol/L+0.4mol/L=0.5mol/L；后3分钟阳极氢氧根离子失去电子生成氧气：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，根据电子守恒，生成氢离子的物质的量为：n（H⁺）=n_放电（OH^-）=n（e^-）=2n（Cu）=0.08mol，则溶液中氢离子浓度为：$\frac{0.08mol}{0.1L}$=0.8mol/L，
故答案为：0.5；0.8；
（3）每生成1mol Cu，需要转移2mole^-，现生成0.08mol Cu，需转移0.16mole^-，
由物理学知识知，体系中通过的电子的物质的量为：n（e^-）=$\frac{Q}{{N}_{A}•{e}^{-}}=\frac{It}{{N}_{A}•{e}^{-}}=\frac{2IA×6×60s}{1.6×1{0}^{-19}C•{N}_{A}}$=0.16mol，
则：N_A=$\frac{2IA×6×60s}{1.6×1{0}^{-19}C×0.16mol}$=2.8I×10²²mol^-1，
故答案为：2.8I×10²²．

点评 本题考查了阿伏伽德罗常数的测定，题目难度中等，明确电解原理为解答关键，注意掌握测定阿伏伽德罗常数的方法，试题培养了学生的分析能力及化学实验、化学计算能力．