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pH值，Fe³⁺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；調節溶液的pH在4～5之間使Fe³⁺完全水解，Fe（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．根據電極上析出銅的質量以及電極上產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．