Question

已知在pH為4～5的溶液中，Cu²⁺幾乎不水解，而Fe³⁺幾乎完全水解．某學生擬用電解CuSO₄溶液的方法測定銅的相對原子質量．其實驗流程圖如下：

試回答下列問題：
（1）步驟①中加入A的化學式為

 

，其作用是

 

；沉淀物B是

 

（填化學式）．
（2）步驟②中所用部分儀器如右2圖所示：則A應連接直流電源的

 

極．
（3）下列實驗操作屬不必要的是

 

（填字母）．
A．稱量電解前電極的質量
B．電解后電極在烘干前，必須用蒸餾水沖洗
C．刮下電解后電極上的銅，并清洗、稱量
D．電極在烘干稱重的操作中必須按如下順序：烘干→稱重→再烘干→再稱重進行兩次
E．在空氣中烘干電極，必須采用低溫烘干法
（4）電解后向溶液中加入石蕊試液，觀察到的現(xiàn)象是

 

．

Answer 1

分析：（1）pH為4～5的條件下，Cu²⁺幾乎不水解，而Fe³⁺幾乎完全水解，加入稍過量的CuO，可以得到純凈的硫酸銅溶液，故加入CuO調節(jié)pH值，F(xiàn)e³⁺完全水解形成Fe（OH）₃沉淀而除去；
（2）電解生成銅與氧氣，故Cu電極連接電源的負極，石墨電極B連接電源的陽極，溶液中氫氧根離子失電子發(fā)生氧化反應；
（3）需要準確稱量生成銅的質量，銅電極前后質量之差為生成的Cu的質量，Cu電解表面會附著離子，應清洗除去，由于銅與氧氣發(fā)生反應，在空氣存在情況下，應低溫烘干，稱量兩次之差小于天平的感量，說明烘干；
（4）電解硫酸銅溶液生成Cu、氧氣與硫酸．

解答：解：（1）由于pH為4～5的條件下，Cu²⁺幾乎不水解，而Fe³⁺幾乎完全水解，加入稍過量的CuO，可以得到純凈的硫酸銅溶液，故加入CuO通過消耗H⁺而調整溶液的pH使之升高，使Fe³⁺完全水解形成Fe（OH）₃沉淀而除去，
故答案為：CuO；調節(jié)溶液的pH在4～5之間使Fe³⁺完全水解，F(xiàn)e（OH）₃；
（2）電解生成Cu與氧氣，故Cu電極連接電源的負極，石墨電極連接電源的陽極，故A、B分別連直流電源的負極、正極，故答案為：負；
（3）A．根據(jù)電極上析出銅的質量以及電極上產(chǎn)生氣體的體積來測定銅的相對原子質量，則需要稱量電解前后電極的質量，故A錯誤；
B．電解后，電極在烘干稱重前，必須用蒸餾水沖洗，減少誤差，故B錯誤；
C．刮下電解后電極上析出的銅，并清洗、稱重，操作不精確，難得到準確的Cu的質量，故C正確；
D．電極在烘干稱重的操作中必須按“烘干-稱重-再烘干-再稱重”進行，防止Cu被氧化，故D錯誤；
E．在有空氣存在的情況下，烘干電極必須采用低溫烘干的方法，防止Cu被氧化，故E錯誤；
故選C；
（4）電解硫酸銅溶液生成Cu、氧氣與硫酸，電解的離子方程式為：2Cu²⁺+2H₂O

通電  .

2Cu↓+O₂↑+4H⁺，溶液顯酸性，加入石蕊試液變紅色，故答案為：溶液變紅色．

點評：本題以測定Cu的相對原子質量為載體，考查電解原理、對工藝流程的理解、常用化學用語、化學計算等，難度中等，理解工藝流程是解題的關鍵，需要學生具有扎實的基礎與綜合運用知識分析、解決問題的能力．