Question

7．某化學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的相對原子質量，同時檢驗氯氣的氧化性（圖中夾持和加熱儀器已經略去）．

（1）寫出裝置甲中反應的離子方程式2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$ 2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；為完成上述實驗，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，防止環境污染．A瓶內盛裝的溶液可以是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行的必要操作是通入氫氣排盡裝置內空氣；
（3）利用裝置丙測定Cu的相對原子質量，現有兩種方案：
①測得反應前后洗氣瓶B及其中液體質量差m₁，②測得反應前后U形管及其中固體質量差m₂．
你認為合理的方案為①（填“①”或“②”）．若采用測得反應后硬質玻璃管中剩余固體的質量m₃的方案，已知O的相對原子質量為16，實驗中氧化銅樣品質量為m，則測定所得Cu的相對原子質量為$\frac{16{m}_{3}}{m-{m}_{3}}$，該方案在反應后硬質玻璃管冷卻過程中沒有一直通氫氣，會導致測定Cu的相對原子質量偏大（填“偏大”、“偏小”或“無影響”），理由是反應生成的銅被空氣的氧氣氧化使m₃數據增大，導致測定結果偏大．

Answer 1

分析 （1）電解飽和氯化鈉溶液時，陰極上氫離子放電，陽極上氯離子放電，同時生成氫氧化鈉；用還原性物質檢驗氯氣，用氧化銅檢驗氫氣；
（2）①氯氣有強氧化性，應該用強還原性的物質檢驗且反應現象明顯，因為氯氣有毒，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空氣，否則會產生安全事故；
（3）根據質量差是否與銅有關來分析判斷；利用差量法來計算銅的相對原子質量表達式；根據銅的相對原子質量的表達式確定影響高低．

解答 解：（1）電解飽和食鹽水時，陽極上氯離子放電生成氯氣，陰極上氫離子放電生成氫氣，溶液中同時生成氫氧根離子，所以電解反應離子方程式為2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，要檢驗氯氣的氧化性，則氯氣連接強還原性的物質且反應現象要明顯，故選c，用氫氣還原氧化銅來檢驗氫氣，因為電解得到的氫氣中含有水蒸氣，所以在實驗前要除去水蒸氣，故選e，
故答案為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；e；c；
（2）①氯氣有毒，不能直接排空，氯氣和水反應生成酸，所以氯氣可以用堿性物質來處理，所以裝置乙燒杯中液體的作用是吸收多余的氯氣，防止環境污染；
氯氣具有強氧化性，能氧化強還原性的物質，要檢驗氯氣，必須選用強還原性的物質且反應現象明顯，
a．氯氣能氧化碘而使溶液褪色，氯氣和水反應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生成氯化鈉和次氯酸鈉，反應現象不明顯，故不選；　　　
c．氯氣能把亞鐵離子氧化成三價鐵離子，鐵離子和硫氰化鉀溶液反應生成血紅色溶液，反應現象明顯，且能檢驗氯氣的氧化性，故選；
d．氯氣能氧化亞硫酸鈉生成硫酸鈉，但反應前后溶液顏色不變，反應現象不明顯，故不選；
故答案為：吸收多余的氯氣，防止環境污染；c；
②氫氣是可燃性氣體，與氧氣混合，加熱容易發生爆炸危險，加熱氧化銅之前要通入氫氣排盡裝置內空氣，故答案為：通入氫氣排盡裝置內空氣；
（3）①中質量的差量是氫氣還原氧化銅得到的物質，與銅有關，所以能計算銅的相對原子質量，②中質量的差量是氫氣中原來的水蒸氣，與銅無關，所以不能計算銅的相對原子質量，故選①；
硬質玻璃管中的質量差是氧元素的質量=m-m₃，
設銅的相對原子質量為x，
CuO------O
1            16
$\frac{m}{x+16}$    m-m₃
x=$\frac{16{m}_{3}}{m-{m}_{3}}$，
反應生成的銅被空氣的氧氣氧化使m₃數據增大，則$\frac{16{m}_{3}}{m-{m}_{3}}$偏大，所以導致測定結果偏大，
故答案為：①；$\frac{16{m}_{3}}{m-{m}_{3}}$；偏大；反應生成的銅被空氣的氧氣氧化使m₃數據增大，導致測定結果偏大．

點評 本題考查實驗探究，難點是（3）題中確定影響銅的相對原子質量的大小，根據$\frac{16{m}_{3}}{m-{m}_{3}}$來分析即可，題目難度中等．