题目内容
已知pH为4~5的条件下,Cu2+几乎不水解,而Fe3+几乎完全水解.某学生用电解纯净的CuSO4溶液的方法,并根据电极上析出Cu的质量(m)以及电极上产生气体的体积(V mL 标准状况)来测定Cu的相对原子质量,过程如下:
回答下列问题:
(1)加入CuO的作用是
(2)步骤②中所用的部分仪器如图所示,则A、B分别连直流电源的
(填“正”或“负”).
(3)电解开始后,电解的离子方程式为
(4)下列实验操作中必要的是
A.称量电解前的电极的质量;
B.电解后,电极在烘干称量前,必须用蒸馏水冲洗;
C.刮下电解后电极上析出的铜,并清洗,称量;
D.电解后烘干称重的操作中必须按“烘干→称量→再烘干→再称量”进行;
E.在有空气存在的情况下,烘干电极必须用低温烘干的方法.
(5)铜的相对原子质量为
(用带有m、V的计算式表示).
回答下列问题:
(1)加入CuO的作用是
消耗H+而调整溶液的pH使之升高,使Fe3+完全水解形成Fe(OH)3沉淀而除去
消耗H+而调整溶液的pH使之升高,使Fe3+完全水解形成Fe(OH)3沉淀而除去
.(2)步骤②中所用的部分仪器如图所示,则A、B分别连直流电源的
负
负
极和正
正
极(填“正”或“负”).
(3)电解开始后,电解的离子方程式为
2Cu2++2H2O
2Cu↓+O2↑+4H+
| ||
2Cu2++2H2O
2Cu↓+O2↑+4H+
.
| ||
(4)下列实验操作中必要的是
A、B、D、E
A、B、D、E
(填写字母).A.称量电解前的电极的质量;
B.电解后,电极在烘干称量前,必须用蒸馏水冲洗;
C.刮下电解后电极上析出的铜,并清洗,称量;
D.电解后烘干称重的操作中必须按“烘干→称量→再烘干→再称量”进行;
E.在有空气存在的情况下,烘干电极必须用低温烘干的方法.
(5)铜的相对原子质量为
11200m |
V |
11200m |
V |
分析:(1)pH为4~5的条件下,Cu2+几乎不水解,而Fe3+几乎完全水解,加入稍过量的CuO,可以得到纯净的硫酸铜溶液,故加入CuO调节pH值,Fe3+完全水解形成Fe(OH)3沉淀而除去;
(2)电解生成铜与氧气,故Cu电极连接电源的负极,石墨电极连接电源的正极;
(3)电解硫酸铜溶液生成Cu、氧气与硫酸;
(4)需要准确称量生成铜的质量,铜电极前后质量之差为生成的Cu的质量,Cu电解表面会附着离子,应清洗除去,由于铜与氧气发生反应,在空气存在情况下,应低温烘干,称量两次之差小于天平的感量,说明烘干.
(5)根据电子转移守恒计算Cu的相对原子质量.
(2)电解生成铜与氧气,故Cu电极连接电源的负极,石墨电极连接电源的正极;
(3)电解硫酸铜溶液生成Cu、氧气与硫酸;
(4)需要准确称量生成铜的质量,铜电极前后质量之差为生成的Cu的质量,Cu电解表面会附着离子,应清洗除去,由于铜与氧气发生反应,在空气存在情况下,应低温烘干,称量两次之差小于天平的感量,说明烘干.
(5)根据电子转移守恒计算Cu的相对原子质量.
解答:解:(1)pH为4~5的条件下,Cu2+几乎不水解,而Fe3+几乎完全水解,加入稍过量的CuO,可以得到纯净的硫酸铜溶液,故加入CuO通过消耗H+而调整溶液的pH使之升高,使Fe3+完全水解形成Fe(OH)3沉淀而除去,
故答案为:消耗H+而调整溶液的pH使之升高,使Fe3+完全水解形成Fe(OH)3沉淀而除去;
(2)电解生成Cu与氧气,故Cu电极连接电源的负极,石墨电极连接电源的正极,故A、B分别连直流电源的负极、正极,
故答案为:负;正;
(3)电解硫酸铜溶液生成Cu、氧气与硫酸,电解的离子方程式为:2Cu2++2H2O
2Cu↓+O2↑+4H+,
故答案为:2Cu2++2H2O
2Cu↓+O2↑+4H+;
(4)需要准确称量生成铜的质量,铜电极前后质量之差为生成的Cu的质量,Cu电解表面会附着离子,应清洗除去,由于铜与氧气发生反应,在空气存在情况下,应低温烘干,称量两次之差小于天平的感量,说明烘干,故需要进行ABDE操作,不需要进行C操作,
故答案为:A、B、D、E;
(5)VmL氧气的物质的量为
=
mol,令Cu的相对原子质量为Mr,根据电子转移守恒,则:
×2=
mol×4,解得Mr=
,
故答案为:
.
故答案为:消耗H+而调整溶液的pH使之升高,使Fe3+完全水解形成Fe(OH)3沉淀而除去;
(2)电解生成Cu与氧气,故Cu电极连接电源的负极,石墨电极连接电源的正极,故A、B分别连直流电源的负极、正极,
故答案为:负;正;
(3)电解硫酸铜溶液生成Cu、氧气与硫酸,电解的离子方程式为:2Cu2++2H2O
| ||
故答案为:2Cu2++2H2O
| ||
(4)需要准确称量生成铜的质量,铜电极前后质量之差为生成的Cu的质量,Cu电解表面会附着离子,应清洗除去,由于铜与氧气发生反应,在空气存在情况下,应低温烘干,称量两次之差小于天平的感量,说明烘干,故需要进行ABDE操作,不需要进行C操作,
故答案为:A、B、D、E;
(5)VmL氧气的物质的量为
V×10-3L |
22.4L/mol |
V |
22400 |
m |
Mr |
V |
22400 |
11200m |
V |
故答案为:
11200m |
V |
点评:本题以测定Cu的相对原子质量为载体,考查电解原理、对工艺流程的理解、常用化学用语、化学计算等,难度中等,理解工艺流程是解题的关键,需要学生具有扎实的基础与综合运用知识分析、解决问题的能力.
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