Question

7．某化学小组采用如图装置模拟电解饱和食盐水制备氢气，通过氢气还原氧化铜测定Cu的相对原子质量，同时检验氯气的氧化性（图中夹持和加热仪器已经略去）．

（1）写出装置甲中反应的离子方程式2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$ 2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；为完成上述实验，正确的连按方式为a连接e，b连接c（填字母）；
（2）①装置乙烧杯中液体的作用是吸收多余的氯气，防止环境污染．A瓶内盛装的溶液可以是c（填字母）；
a．I^-淀粉溶液    b．NaOH溶液   c．FeCl₂与KSCN混合溶液    d．Na₂SO₃溶液
②加热装置丙中的氧化铜粉末之前，除了要检查该装置的气密性还需进行的必要操作是通入氢气排尽装置内空气；
（3）利用装置丙测定Cu的相对原子质量，现有两种方案：
①测得反应前后洗气瓶B及其中液体质量差m₁，②测得反应前后U形管及其中固体质量差m₂．
你认为合理的方案为①（填“①”或“②”）．若采用测得反应后硬质玻璃管中剩余固体的质量m₃的方案，已知O的相对原子质量为16，实验中氧化铜样品质量为m，则测定所得Cu的相对原子质量为$\frac{16{m}_{3}}{m-{m}_{3}}$，该方案在反应后硬质玻璃管冷却过程中没有一直通氢气，会导致测定Cu的相对原子质量偏大（填“偏大”、“偏小”或“无影响”），理由是反应生成的铜被空气的氧气氧化使m₃数据增大，导致测定结果偏大．

Answer 1

分析 （1）电解饱和氯化钠溶液时，阴极上氢离子放电，阳极上氯离子放电，同时生成氢氧化钠；用还原性物质检验氯气，用氧化铜检验氢气；
（2）①氯气有强氧化性，应该用强还原性的物质检验且反应现象明显，因为氯气有毒，所以不能直接排空，要有尾气处理装置；
②氢气在还原氧化铜之前要排尽装置内空气，否则会产生安全事故；
（3）根据质量差是否与铜有关来分析判断；利用差量法来计算铜的相对原子质量表达式；根据铜的相对原子质量的表达式确定影响高低．

解答 解：（1）电解饱和食盐水时，阳极上氯离子放电生成氯气，阴极上氢离子放电生成氢气，溶液中同时生成氢氧根离子，所以电解反应离子方程式为2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，要检验氯气的氧化性，则氯气连接强还原性的物质且反应现象要明显，故选c，用氢气还原氧化铜来检验氢气，因为电解得到的氢气中含有水蒸气，所以在实验前要除去水蒸气，故选e，
故答案为：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；e；c；
（2）①氯气有毒，不能直接排空，氯气和水反应生成酸，所以氯气可以用碱性物质来处理，所以装置乙烧杯中液体的作用是吸收多余的氯气，防止环境污染；
氯气具有强氧化性，能氧化强还原性的物质，要检验氯气，必须选用强还原性的物质且反应现象明显，
a．氯气能氧化碘而使溶液褪色，氯气和水反应生成的次氯酸也能使溶液褪色，所以无法证明氯气的氧化性，故不选；
b．氯气和氢氧化钠溶液反应生成氯化钠和次氯酸钠，反应现象不明显，故不选；　　　
c．氯气能把亚铁离子氧化成三价铁离子，铁离子和硫氰化钾溶液反应生成血红色溶液，反应现象明显，且能检验氯气的氧化性，故选；
d．氯气能氧化亚硫酸钠生成硫酸钠，但反应前后溶液颜色不变，反应现象不明显，故不选；
故答案为：吸收多余的氯气，防止环境污染；c；
②氢气是可燃性气体，与氧气混合，加热容易发生爆炸危险，加热氧化铜之前要通入氢气排尽装置内空气，故答案为：通入氢气排尽装置内空气；
（3）①中质量的差量是氢气还原氧化铜得到的物质，与铜有关，所以能计算铜的相对原子质量，②中质量的差量是氢气中原来的水蒸气，与铜无关，所以不能计算铜的相对原子质量，故选①；
硬质玻璃管中的质量差是氧元素的质量=m-m₃，
设铜的相对原子质量为x，
CuO------O
1            16
$\frac{m}{x+16}$    m-m₃
x=$\frac{16{m}_{3}}{m-{m}_{3}}$，
反应生成的铜被空气的氧气氧化使m₃数据增大，则$\frac{16{m}_{3}}{m-{m}_{3}}$偏大，所以导致测定结果偏大，
故答案为：①；$\frac{16{m}_{3}}{m-{m}_{3}}$；偏大；反应生成的铜被空气的氧气氧化使m₃数据增大，导致测定结果偏大．

点评 本题考查实验探究，难点是（3）题中确定影响铜的相对原子质量的大小，根据$\frac{16{m}_{3}}{m-{m}_{3}}$来分析即可，题目难度中等．