题目内容
已知在pH为4～5的溶液中，Cu2+几乎不水解，而Fe3+几乎完全水解．某学生拟用电解CuSO4溶液的方法测定铜的相对原子质量．其实验流程如图1所示：
试回答下列问题：
（1）步骤①所加入的A的化学式为______；加入A的作用是______；沉淀物B是______（填化学式）．
（2）步骤②中所用部分仪器如图2所示：则A应接直流电源的______极，B电极上发生的电极反应式为______．
（3）下列实验操作属必要的是______（填字母）．
A．称量电解前电极的质量
B．电解后电极在烘干前，必须用蒸馏水冲洗
C．刮下电解后电极上的铜，并清洗、称量
D．电极在烘干称重的操作中必须按：烘干→称重→再烘干→再称重进行两次
E．在空气中烘干电极时，必须采用低温烘干法
（4）电解后向溶液中加入石蕊试液，观察到的现象是______．
（5）铜的相对原子质量的计算式为______．
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：CuO，调节溶液的pH在4～5之间使Fe3+完全水解，Fe（OH）3；
（2）电解生成Cu与氧气，故Cu电解连接电源的负极，石墨电极连接电源的阳极，故A、B分别连直流电源的负极、正极，B电极上发生的电极反应式为：4OH--4e-=O2↑+2H2O
故答案为：负；4OH--4e-=O2↑+2H2O；
（3）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；
（4）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+，溶液显酸性，加入石蕊试液变红色；
故答案为：溶液变红色；
（5）VmL氧气的物质的量为
=
mol，设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：；
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B连接电源的阳极，溶液中氢氧根离子失电子发生氧化反应；
（3）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．
（4）电解硫酸铜溶液生成Cu、氧气与硫酸；
（5）根据电子转移守恒计算Cu的相对原子质量．
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．
故答案为：CuO，调节溶液的pH在4～5之间使Fe3+完全水解，Fe（OH）3；
（2）电解生成Cu与氧气，故Cu电解连接电源的负极，石墨电极连接电源的阳极，故A、B分别连直流电源的负极、正极，B电极上发生的电极反应式为：4OH--4e-=O2↑+2H2O
故答案为：负；4OH--4e-=O2↑+2H2O；
（3）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；
（4）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+，溶液显酸性，加入石蕊试液变红色；故答案为：溶液变红色；
（5）VmL氧气的物质的量为
=mol，设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：
；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B连接电源的阳极，溶液中氢氧根离子失电子发生氧化反应；
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练习册系列答案
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