Question

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______极和______极
（填“正”或“负”）．
（3）电解开始后，电解的离子方程式为______ 2Cu↓+O₂↑+4H⁺

Answer 1

【答案】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．
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⁺+2H₂O2Cu↓+O₂↑+4H⁺，
故答案为：2Cu²⁺+2H₂O2Cu↓+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：．
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．