Question

某学生拟用含有FeSO₄和 Fe₂（SO₄） ₃的CuSO₄溶液提纯CuSO₄，并测定铜的相对原子质量，其实验流程如图1所示：

已知：

	氢氧化物开始沉淀时的pH	氢氧化物沉淀完全时的pH
Fe3+	1.9	3.2
Fe2+	7.0	9.0
Cu2+	4.7	6.7
供选择的试剂有：Cl2、H2O2、浓H2SO4、NOH、CuO、Cu

试回答下列问题：
（1）试剂A的化学式为

H₂O₂

，加入试剂A反应的离子方程式为

2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O

，试剂B的化学式为

CuO

，加入 B 的作用是

调节溶液的pH在3.2-4.7之间，使Fe³⁺完全水解为Fe（OH）₃沉淀以便除去

，操作①的名称是

过滤

．
（2）操作②中所用仪器装置如图2所示：则 X 应接直流电源的

负

极，Y电极上发生的电极反应式为：

4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑

．
（3）下列实验操作必要的是

A、B、D、E

（填字母）．
A．称量电解前电极的质量
B．电解后电极在烘干前，必须用蒸馏水冲洗
C．刮下电解后电极上的铜，并清洗、称量
D．电极的烘干称重的操作中必须按：烘干→称重→再烘干→再称重进行两次
E．在空气中烘干电极，必须采用低温烘干法
（4）向电解后的溶液中加入石态溶液，观察到的现象是

溶液变为红色

．
（5）铜的相对原子质量的计算式为

11200a

V

．

Answer 1

分析：（1）在酸性环境下，双氧水可以将亚铁离子氧化为三价铁离子，氧化铜可以和酸发生反应生成盐和水，实现固体和液体的分离采用过滤的方法；
（2）根据电解池的工作原理知识来回答；
（3）根据Cu相对原子质量的确定方法结合试验实质和操作知识来回答；
（4）电解硫酸铜溶液后生成硫酸，溶液显示酸性，据此来回答；
（5）根据两个电极反应结合电子守恒来计算．

解答：解：（1）FeSO₄和 Fe₂（SO₄） ₃的混合液中加入双氧水，这样双氧水可以将亚铁离子氧化为三价铁离子，反应实质是：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O，再加入氧化铜，根据离子沉淀的pH，可以将三价铁沉淀，但是铜离子不沉淀，实现沉淀和溶液分离的方法是过滤，
故答案为：H₂O₂；2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O；CuO；调节溶液的pH在3.2-4.7之间，使Fe³⁺完全水解为Fe（OH）₃沉淀以便除去；过滤；
（2）电解硫酸铜，要在阴极上获得金属Cu，根据阳极上产生氧气的量来确定电子转移的量，进而确定铜元素的原子量，所以金属铜应该为负极，阳极上是氢氧根离子发生发应，即：4OH^--e^-=2H₂O+O₂↑，故答案为：负；4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
（3）A．阴极上产生铜的质量是根据电解前后电极质量的变化量来衡量的，所以需要称量电解前电极的质量，故A正确；
B．电解后电极在烘干前，必须用蒸馏水冲洗，将表面的杂质洗去，故B正确；
C．阴极上产生铜的质量是根据电解前后电极质量的变化量来衡量的，故C错误；
D．电极的烘干称重的操作中必须按：烘干→称重→再烘干→再称重进行两次的程序，这样可以减少实验误差，故D正确；
E．在空气中烘干电极，必须采用低温烘干法，否则会导致金属铜和氧气之间的反应，故E正确．
故选A、B、D、E
（4）电解硫酸铜溶液后生成硫酸，溶液显示酸性，能使紫色的石蕊试液显示红色，故答案为：溶液变为红色；
（5）根据电极反应式：阴极：Cu²⁺+2e^-=Cu 阳极：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，当生成VmL的氧气时，根据反应式可以知道转移电子为

0.001V

22.4

×4mol=

0.001V

5.6

mol，根据阴极反应，则Cu的相对原子质量是

a

0.001V 56

×2=

11200a

V

，故答案为：

11200a

V

．

点评：本题考查了物质制备实验分析判断，物质分离和提纯的方法以及电解原理的应用，实验过程分析和物质性质掌握是解题关键，题目难度中等．