Question

2．某化学兴趣小组用如图装置电解CuSO₄溶液，测定铜的相对原子质量．
（1）若实验中测定在标准状况下放出的氧气的体积VL，B连接直流电源的正极 （填“正极”或“负极”），并写出B极发生反应的电极反应式4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O．
（2）电解开始一段时间后，在U形管中可观察到的现象铜电极上有红色固体析出，石墨电极上有无色气体产生，溶液蓝色变浅．
并写出该电解反应总的离子方程式2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺．
（3）实验中还需测定的数据是①（填写序号）．
①A极的质量增重mg       ②B极的质量增重mg
（4）铜的相对原子质量为：$\frac{11.2m}{V}$（用含有m、V的计算式表示）．
（5）如果用碱性（KOH为电解质）甲烷燃料电池作为电源进行实验，放电时负极的电极反应式为CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O．

Answer 1

分析 （1）电解硫酸铜溶液，如果阳极上析出氧气，则阳极是惰性电极，工作时，阳极上氢氧根离子放电，阴极上铜离子放电，则阳极连接电源正极，阴极连接电源负极，根据两极上离子的放电顺序书写电极反应式；
（2）电解硫酸铜溶液，根据阴阳极上离子放电顺序书写电池反应式及溶液中出现的现象；
（3）要测定铜的相对原子质量还要测定析出铜的质量；
（4）根据铜的相对原子质量和氧气的关系式计算；
（5）甲烷燃料电池中，负极上甲烷失电子发生氧化反应．

解答 解：（1）若实验中测定在标准状况下放出的氧气的体积VL，说明阳极上是氢氧根离子放电而不是铜放电，所以铜作阴极，石墨作阳极，则A连接直流电源的负极，B连的是正极，是阳极，发生反应：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，
故答案为：正极；4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；
（2）电解硫酸铜时，石墨作阳极，则阴极上铜离子得电子而析出铜，阳极上氢氧根离子放电而生成氧气，溶液中铜离子浓度减小，溶液颜色变浅，电池反应式为：2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺，
故答案为：铜电极上有红色固体析出，石墨电极上有无色气体产生，溶液蓝色变浅；2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺；
（3）要测定铜的相对原子质量还要测定析出铜的质量，A电极上析出铜，故选①；
（4）根据2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺知，标况下，生成22.4L氧气析出2mol铜，析出mg铜时放出VL氧气，则铜的相对原子质量=$\frac{22.4m}{2V}$=$\frac{11.2m}{V}$，故答案为：$\frac{11.2m}{V}$；
（5）甲烷燃料电池中，负极上甲烷失电子发生氧化反应，电极反应式为：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O，故答案为：CH₄+10OH^--8e^-═CO₃^2-+7H₂O．

点评 本题考查实验探究，难点是电极反应式的书写，注意燃料电池中电极反应式的书写要结合电解质溶液的酸碱性，如果燃料和氧化剂相同，而电解质溶液不同，则电极反应式也不同，为易错点．