Question

已知在pH为4-5的环境中，Cu²⁺几乎不水解，而Fe³⁺几乎完全水解．某学生欲用电解纯净的CuSO₄溶液的方法，根据电极上析出铜的质量以及电极上产生气体的体积来测定铜的相对原子质量．其实验过程如下图所示：

（1）符合条件的A可能是

cd

a．NH₃?H₂O      b．Cu    c．CuO    d．Cu（OH）₂
（2）过滤操作中用到的玻璃仪器有

烧杯、玻璃棒、漏斗

；步骤②中所用的部分仪器如图，则A连接直流电源的

负

极，B电极上发生的电极反应为

40H^--4e^-═0₂↑+2H₂0

．
（3）电解开始一段时间后，在U形管中观察到的现象有

铜棒变粗，石墨极上有气泡生成，溶液的颜色变浅

电解的离子方程式为

2Cu²⁺+2H₂0

电解  .

2Cu+4H⁺+0₂↑

．
（4）下列实验操作中必要的是（填字母）

ABDE

．
A．称量电解前电极的质量
B．电解后，电极在烘干称重前，必须用蒸馏水冲洗
C．刮下电解后电极上析出的铜，并清洗、称重
D．电极在烘干称重的操作中必须按“烘干-称重-再烘干-再称重”进行
E．在有空气存在的情况下，烘干电极必须采用低温烘干的方法
（5）铜的相对原子质量为

11200n

V

（用带有n、V的计算式表示）．

Answer 1

分析：（1）铁离子水解，调节pH可使铁离子转化为沉淀而除去；
（2）过滤需要漏斗、烧杯、玻璃棒等仪器；A端生成Cu，则A为阴极，B为阳极；
（3）电解发生2Cu²⁺+2H₂0

电解  .

2Cu+4H⁺+0₂↑，以此分析现象；
（4）根据电极上析出铜的质量以及电极上产生气体的体积来测定铜的相对原子质量，则需要称量电解前后电极的质量；
（5）根据电子守恒可知，2Cu～0₂↑，以此计算．

解答：解：（1）铁离子水解，调节pH可使铁离子转化为沉淀而除去，Cu与氢离子不反应，加氨水会引入杂质，选cd均是铁离子水解平衡正向移动，完全转化为沉淀，
故答案为：cd；
（2）过滤需要漏斗、烧杯、玻璃棒等仪器；A端生成Cu，则A为阴极，与电源负极相连，B为阳极，阳极反应为40H^--4e^-═0₂↑+2H₂0，
故答案为：烧杯、玻璃棒、漏斗；负； 40H^--4e^-═0₂↑+2H₂0；
（3）电解发生2Cu²⁺+2H₂0

电解  .

2Cu+4H⁺+0₂↑，观察到铜棒变粗，石墨极上有气泡生成，溶液的颜色变浅，
故答案为：铜棒变粗，石墨极上有气泡生成，溶液的颜色变浅；2Cu²⁺+2H₂0

电解  .

2Cu+4H⁺+0₂↑；
（4）根据电极上析出铜的质量以及电极上产生气体的体积来测定铜的相对原子质量，则需要称量电解前后电极的质量，
A．实验之前应称量电解前电极的质量，故正确
B．电解后，电极在烘干称重前，必须用蒸馏水冲洗，减少误差，故正确；
C．刮下电解后电极上析出的铜，并清洗、称重，操作不精确，难得到准确的Cu的质量，故错误；
D．电极在烘干称重的操作中必须按“烘干-称重-再烘干-再称重”进行，防止Cu被氧化，故正确；
E．在有空气存在的情况下，烘干电极必须采用低温烘干的方法，防止Cu被氧化，故正确；
故答案为：ABDE；
（5）设Cu的相对原子质量为x，
根据电子守恒可知，2Cu～0₂↑，则
                 2x    1
                 ng    

V×10-3L

22.4L/mol

2x×

V×10-3L

22.4L/mol

=n，
解得x=

11200n

V

，故答案为：

11200n

V

．

点评：本题考查实验方案的设计，涉及电解原理及相对原子质量的测定，注意电解中电子守恒即可解答，（4）为解答的易错点，题目难度中等．