Question

某学生用电解法根据电极上析出物质的质量来验证阿伏加德罗常数值，装置如图所示．
（1）A和B为两石墨电极，则B应与直流电源的

正

极相连．
（2）写出B电极上电极反应式

2Cl^--2e^-═Cl₂↑

，试管中淀粉KI溶液变化的现象为

变蓝色

，相应的离子方程式为

Cl₂+2I^-═I₂+2Cl^-

．
（3）为精确测定电极上析出铜的质量，有下列实验步骤：
①称量电解前电极质量；
②刮下电解后电极上的铜并清洗；
③用蒸馏水清洗电解后电极；
④低温烘干电极称量；
⑤低温烘干刮下的铜称量；
⑥再次低温烘干后称量到恒重．
实验步骤的先后顺序应是

①③④⑥

．
（4）通电电流为I A，通电t s后精确测得铜的质量为m g，已知电子的电量为1.6×10^-19C，试写出阿伏加德罗常数的计算表达式：N_A=

64It

2m×1.6×10-19

．

Answer 1

分析：（1）依据装置图分析电解氯化铜溶液过程中两个电极分别生成铜和氯气，所以B端是生成氯气为电解池的阳极，与电源正极连接；A为电解池的阴极，与电源负极连接，电极上析出铜；
（2）装置图分析电解氯化铜溶液过程中两个电极分别生成铜和氯气，所以B端是生成氯气为电解池的阳极，与电源正极连接；生成的氯气通过淀粉碘化钾溶液发生氧化还原反应生成碘单质，遇到淀粉变蓝；
（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精确度，说明烘干；
（4）当电流强度为IA，通电时间为ts钟内，通过的总电量为：Q=ItC，计算电子物质的量，依据析出铜的质量和电极电子守恒解释计算得到；

解答：解：（1）由于U形管右侧有一处理气体的支管，所以可断定B电极为有Cl₂生成的一极，即为阳极，和电源的正极连接；
故答案为：正；
（2）电解CuCl₂，阴、阳两极的电极反应式为：
阴极：Cu²⁺+2e=Cu；阳极：2Cl^--2e=Cl₂↑
生成的Cl₂通入G试管，与KI反应，置换出I₂，Cl₂+2I^-═I₂+2Cl^-；I₂可使淀粉溶液呈现蓝色；
故答案为：2Cl^--2e^-═Cl₂↑；变蓝色； Cl₂+2I^-═I₂+2Cl^-；
（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精确度，说明烘干，故需要进行①③④⑥操作，电极上刮下析出铜称量的方法会造成误差较大，不需要进行②⑤操作；
故答案为：①③④⑥
（4）电解时，当电流强度为IA，通电时间为ts钟内，通过的总电量为：Q=ItC，通过的电子的物质的量=

It 1.6×10-19

NA

mol，由题意知阴极析出mgCu，依据电极反应计算可知Cu²⁺+2e=Cu，转移的电子的物质的量=

m

64

×2mol，所以

It 1.6×10-19

NA

=

m

64

×2，得到N_A=

64It

2m×1.6×10-19

；
故答案为：

64It

2m×1.6×10-19

；

点评：本题考查了电解原理的分析应用，电极判断和电极反应的分析判断，将电学知识与电解原理相结合，并设置一个利用电解方法来验证阿佛加德罗常数的全新情境，具有一定的深度和灵活性，解题时应将理化相关知识有机融合，方能解决相关问题，题目难度中等．