Question

4．某化学兴趣小组用如图所示装置电解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”）；
（2）电解开始一段时间后，在U形管中可观察到的现象有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，电解的离子方程式为2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺．
（3）实验中还需测定的数据是②（填写序号）
①B极的质量增重m g       ②A极的质量增重m g
（4）下列实验操作中必要的是AD（填字母）
A．称量电解前电极的质量
B．电解后，取出电极直接烘干称重
C．刮下电解过程中电极上析出的铜，并清洗、称重
D．在有空气存在的情况下，烘干电极必须采用低温烘干的方法
（5）铜的相对原子质量为：$\frac{11.2m}{V}$（用含有m、V的计算式表示）
（6）如果用碱性（KOH为电解质）甲醇燃料电池作为电源进行实验，放电时负极电极反应式为CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O．

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；
（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）测定铜的质量，要测定电解前后电极的质量，测定电极质量时要除去电极上吸附的离子的干扰；
（5）根据铜的相对原子质量和氧气的关系式计算；
（6）甲醇燃料碱性电池中，负极上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连接正极，
故答案为：正极；
（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{\;高温\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺，
故答案为：铜电极上有红色固体析出，石墨电极上有无色气体产生，溶液蓝色变浅；2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺；
（3）要测定铜的相对原子质量还要测定析出铜的质量，A电极上析出铜，故选②；
（4）A．称量电解前电极的质量和电解后的质量，从而得出析出铜的质量，故A正确；
B．电解后，电极在烘干称重前，必须用蒸馏水冲洗，除去吸附的离子，故B错误；
C．根据电解前后电极的质量差来计算即可，不用刮下电解过程中电极上析出的铜，故C错误；
D．为防止铜和氧气反应，所以在有空气存在的情况下，烘干电极必须采用低温烘干的方法，故D正确；
故答案为：AD；
（5）根据2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺知，标况下，生成22.4L氧气析出2mol铜，析出mg铜时放出VL氧气，则铜的相对原子质量=$\frac{22.4m}{2V}$=$\frac{11.2m}{V}$，
故答案为：$\frac{11.2m}{V}$；
（6）甲醇燃料碱性电池中，负极上甲醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O，故答案为：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O．

点评 本题考查电解实验，为高频考点，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．