Question

7．某化學(xué)小組采用如圖裝置模擬電解飽和食鹽水制備氫氣，通過氫氣還原氧化銅測定Cu的相對原子質(zhì)量，同時(shí)檢驗(yàn)氯氣的氧化性（圖中夾持和加熱儀器已經(jīng)略去）．

（1）寫出裝置甲中反應(yīng)的離子方程式2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$ 2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；為完成上述實(shí)驗(yàn)，正確的連按方式為a連接e，b連接c（填字母）；
（2）①裝置乙燒杯中液體的作用是吸收多余的氯氣，防止環(huán)境污染．A瓶內(nèi)盛裝的溶液可以是c（填字母）；
a．I^-淀粉溶液    b．NaOH溶液   c．FeCl₂與KSCN混合溶液    d．Na₂SO₃溶液
②加熱裝置丙中的氧化銅粉末之前，除了要檢查該裝置的氣密性還需進(jìn)行的必要操作是通入氫氣排盡裝置內(nèi)空氣；
（3）利用裝置丙測定Cu的相對原子質(zhì)量，現(xiàn)有兩種方案：
①測得反應(yīng)前后洗氣瓶B及其中液體質(zhì)量差m₁，②測得反應(yīng)前后U形管及其中固體質(zhì)量差m₂．
你認(rèn)為合理的方案為①（填“①”或“②”）．若采用測得反應(yīng)后硬質(zhì)玻璃管中剩余固體的質(zhì)量m₃的方案，已知O的相對原子質(zhì)量為16，實(shí)驗(yàn)中氧化銅樣品質(zhì)量為m，則測定所得Cu的相對原子質(zhì)量為$\frac{16{m}_{3}}{m-{m}_{3}}$，該方案在反應(yīng)后硬質(zhì)玻璃管冷卻過程中沒有一直通氫氣，會導(dǎo)致測定Cu的相對原子質(zhì)量偏大（填“偏大”、“偏小”或“無影響”），理由是反應(yīng)生成的銅被空氣的氧氣氧化使m₃數(shù)據(jù)增大，導(dǎo)致測定結(jié)果偏大．

Answer 1

分析 （1）電解飽和氯化鈉溶液時(shí)，陰極上氫離子放電，陽極上氯離子放電，同時(shí)生成氫氧化鈉；用還原性物質(zhì)檢驗(yàn)氯氣，用氧化銅檢驗(yàn)氫氣；
（2）①氯氣有強(qiáng)氧化性，應(yīng)該用強(qiáng)還原性的物質(zhì)檢驗(yàn)且反應(yīng)現(xiàn)象明顯，因?yàn)槁葰庥卸�，所以不能直接排空，要有尾氣處理裝置；
②氫氣在還原氧化銅之前要排盡裝置內(nèi)空氣，否則會產(chǎn)生安全事故；
（3）根據(jù)質(zhì)量差是否與銅有關(guān)來分析判斷；利用差量法來計(jì)算銅的相對原子質(zhì)量表達(dá)式；根據(jù)銅的相對原子質(zhì)量的表達(dá)式確定影響高低．

解答 解：（1）電解飽和食鹽水時(shí)，陽極上氯離子放電生成氯氣，陰極上氫離子放電生成氫氣，溶液中同時(shí)生成氫氧根離子，所以電解反應(yīng)離子方程式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，要檢驗(yàn)氯氣的氧化性，則氯氣連接強(qiáng)還原性的物質(zhì)且反應(yīng)現(xiàn)象要明顯，故選c，用氫氣還原氧化銅來檢驗(yàn)氫氣，因?yàn)殡娊獾玫降臍錃庵泻�有水蒸氣，所以在�?shí)驗(yàn)前要除去水蒸氣，故選e，
故答案為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；e；c；
（2）①氯氣有毒，不能直接排空，氯氣和水反應(yīng)生成酸，所以氯氣可以用堿性物質(zhì)來處理，所以裝置乙燒杯中液體的作用是吸收多余的氯氣，防止環(huán)境污染；
氯氣具有強(qiáng)氧化性，能氧化強(qiáng)還原性的物質(zhì)，要檢驗(yàn)氯氣，必須選用強(qiáng)還原性的物質(zhì)且反應(yīng)現(xiàn)象明顯，
a．氯氣能氧化碘而使溶液褪色，氯氣和水反應(yīng)生成的次氯酸也能使溶液褪色，所以無法證明氯氣的氧化性，故不選；
b．氯氣和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成氯化鈉和次氯酸鈉，反應(yīng)現(xiàn)象不明顯，故不選；　　　
c．氯氣能把亞鐵離子氧化成三價(jià)鐵離子，鐵離子和硫氰化鉀溶液反應(yīng)生成血紅色溶液，反應(yīng)現(xiàn)象明顯，且能檢驗(yàn)氯氣的氧化性，故選；
d．氯氣能氧化亞硫酸鈉生成硫酸鈉，但反應(yīng)前后溶液顏色不變，反應(yīng)現(xiàn)象不明顯，故不選；
故答案為：吸收多余的氯氣，防止環(huán)境污染；c；
②氫氣是可燃性氣體，與氧氣混合，加熱容易發(fā)生爆炸危險(xiǎn)，加熱氧化銅之前要通入氫氣排盡裝置內(nèi)空氣，故答案為：通入氫氣排盡裝置內(nèi)空氣；
（3）①中質(zhì)量的差量是氫氣還原氧化銅得到的物質(zhì)，與銅有關(guān)，所以能計(jì)算銅的相對原子質(zhì)量，②中質(zhì)量的差量是氫氣中原來的水蒸氣，與銅無關(guān)，所以不能計(jì)算銅的相對原子質(zhì)量，故選①；
硬質(zhì)玻璃管中的質(zhì)量差是氧元素的質(zhì)量=m-m₃，
設(shè)銅的相對原子質(zhì)量為x，
CuO------O
1            16
$\frac{m}{x+16}$    m-m₃
x=$\frac{16{m}_{3}}{m-{m}_{3}}$，
反應(yīng)生成的銅被空氣的氧氣氧化使m₃數(shù)據(jù)增大，則$\frac{16{m}_{3}}{m-{m}_{3}}$偏大，所以導(dǎo)致測定結(jié)果偏大，
故答案為：①；$\frac{16{m}_{3}}{m-{m}_{3}}$；偏大；反應(yīng)生成的銅被空氣的氧氣氧化使m₃數(shù)據(jù)增大，導(dǎo)致測定結(jié)果偏大．

點(diǎn)評 本題考查實(shí)驗(yàn)探究，難點(diǎn)是（3）題中確定影響銅的相對原子質(zhì)量的大小，根據(jù)$\frac{16{m}_{3}}{m-{m}_{3}}$來分析即可，題目難度中等．