Question

8．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（n）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）步骤①中加入的A是CuO或Cu（OH）₂或CuCO₃，作用是：调节pH为4-5使铁离子转化为沉淀而除去．
（2）电解开始后，在U形管中可以观察到的现象有：铜棒变粗，石墨极上有气泡生成，溶液的颜色变浅．电解的离子方程式为2Cu²⁺+2H₂0$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+4H⁺+0₂↑．
（3）下列实验操作中必要的是ABDE（填写字母）．
（A）称量电解前的电极的质量；
（B）电解后，电极在烘干称量前，必须用蒸馏水冲洗；
（C）刮下电解后电极上析出的铜，并清洗，称量；
（D）电解后烘干称重的操作中必须按“烘干→称量→再烘干→再称量”进行；
（E）在有空气存在的情况下，烘干电极必须用低温烘干的方法．
（4）铜的相对原子质量为$\frac{11200n}{V}$（用带有n、V的计算式表示）．

Answer 1

分析 （1）铁离子水解，调节pH可使铁离子转化为沉淀而除去；
（2）电解发生2Cu²⁺+2H₂0$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+4H⁺+0₂↑，以此分析现象；
（3）根据电极上析出铜的质量以及电极上产生气体的体积来测定铜的相对原子质量，则需要称量电解前后电极的质量；
（4）根据电子守恒可知，2Cu～0₂↑，以此计算．

解答 解：（1）铁离子水解，调节pH可使铁离子转化为沉淀而除去，且不能引入杂质，故可以加入CuO或Cu（OH）₂或CuCO₃，故答案为：CuO或Cu（OH）₂或CuCO₃，调节pH为4-5使铁离子转化为沉淀而除去；
（2）电解发生2Cu²⁺+2H₂0$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+4H⁺+0₂↑，观察到铜棒变粗，石墨极上有气泡生成，溶液的颜色变浅，
故答案为：铜棒变粗，石墨极上有气泡生成，溶液的颜色变浅；2Cu²⁺+2H₂0$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+4H⁺+0₂↑；
（3）根据电极上析出铜的质量以及电极上产生气体的体积来测定铜的相对原子质量，则需要称量电解前后电极的质量，
A．实验之前应称量电解前电极的质量，故A正确
B．电解后，电极在烘干称重前，必须用蒸馏水冲洗，减少误差，故B正确；
C．刮下电解后电极上析出的铜，并清洗、称重，操作不精确，难得到准确的Cu的质量，故C错误；
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，防止Cu被氧化，故D正确；
E．在有空气存在的情况下，烘干电极必须采用低温烘干的方法，防止Cu被氧化，故E正确；
故答案为：ABDE；
（5）设Cu的相对原子质量为x，
根据电子守恒可知，2Cu～0₂↑，则
                 2x       1
                 ng    $\frac{V×1{0}^{-3}L}{22.4L/mol}$
则有：2x×$\frac{V×1{0}^{-3}L}{22.4L/mol}$=n，
解得x=$\frac{11200n}{V}$，故答案为：$\frac{11200n}{V}$．

点评 本题考查实验方案的设计，涉及电解原理及相对原子质量的测定，注意电解中电子守恒即可解答，（4）为解答的易错点，题目难度中等．