Question

某化学兴趣小组拟采用下图装置甲电解饱和氯化钠溶液，并用电解产生的H₂还原CuO粉末来测定Cu的相对原子质量A_r（Cu），同时检验氯气的氧化性，图中夹持和加热仪器已略去．

（1）写出装置甲中反应的离子方程式：

 

．
（2）为完成上述实验，正确的连接顺序为a连

 

，b连

 

（填写连接的字母）．
（3）装置乙中第一个广口瓶内的溶液不能是（　　）
     A、淀粉碘化钾溶液         B、NaOH溶液    C、FeCl₃与KSCN混合溶液    D、Na₂SO₃溶液
（4）在对硬质玻璃管里的氧化铜粉末加热前，需进行的操作为

 

．
（5）装置丙中广口瓶内盛放的试剂为

 

，作用是

 

．
（6）为了测定Cu的相对原子质量，某同学通过实验测得丙装置反应前后如下数据：样品质量为m₁g，反应后硬质玻璃管中剩余固体质量为m₂g，反应前后U型管及其中固体质量为m₃g，反应前后洗气瓶及其中液体质量差为m₄g．
  ①请选择理论上误差最小的一组数据计算A_r（Cu）．A_r（Cu）=

 

．
  ②如果选用其他组数据进行计算，会导致A_r（Cu）

 

（填“偏大”、“偏小”或“不受影响”）．理由是

 

．

Answer 1

考点：电解原理,氯气的化学性质

专题：

分析：（1）根据电解原理，与阴极相连的是外接电源的负极；甲中电解饱和食盐水；
（2）“通过H₂还原氧化铜测定Cu的相对原子质量Ar（Cu）”故a接f；“同时检验Cl₂的氧化性”，故b接c；
（3）A、D中的I^-、SO₃^2-都有还原性，但是Cl₂与SO₃^2-反应没有现象；氯气有毒，不能直接排放到空气中，氯气可以用碱性物质来处理，C中FeCl₃和KSCN溶液不能证明氯气的氧化性；
（4）氢气是可燃性气体，与氧气混合，加热容易发生爆炸危险，所以加热氧化铜之前要通入氢气排净装置内的空气（或检验H₂的纯度防止爆炸）；
（5）电解饱和氯化钠溶液制备的氢气中含有水蒸气，所以在实验前要除去水蒸气，故选浓硫酸干燥H₂，防止硬质试管炸裂；
（6）①CuO+H₂=Cu+H₂O△m=80-64=16，现在质量差为m₁-m₂，而“反应后硬质玻璃管中剩余固体质量为m₂g”，即Cu的质量为m₂g．根据化学方程式就可求出Ar（Cu）；
②空气中的水通过e导管进入U型管造成m₃增大，最终导致Ar（Cu）偏小．

解答： 解：（1）根据电解原理，与阴极相连的是外接电源的负极，故X极应为负极；甲中电解饱和食盐水，反应的离子方程式为2Cl^-+2H₂O

通电  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑，
故答案为：2Cl^-+2H₂O

通电  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；
（2）“通过H₂还原氧化铜测定Cu的相对原子质量Ar（Cu）”故a接f；“同时检验Cl₂的氧化性”，故b接c，故答案为：f；c；
（3）A、D中的I^-、SO₃^2-都有还原性，但是Cl₂与SO₃^2-反应没有现象，FeCl₃与KSCN混合溶液和氯气不反应，不能证明氯气的氧化性，故选BCD；氯气有毒，不能直接排放到空气中，氯气可以用碱性物质来处理，所以装置乙瓶中H中液体的作用是吸收多余的氯气，防止环境污染；
故答案为：BCD；
（4）氢气是可燃性气体，与氧气混合，加热容易发生爆炸危险，所以加热氧化铜之前要通入氢气排净装置内的空气（或检验H₂的纯度防止爆炸）．故答案为：检验氢气的纯度防止爆炸；
（5）通过H₂还原氧化铜测定Cu的相对原子质量Ar（Cu），但由于电解饱和氯化钠溶液制备的氢气中含有水蒸气，所以在实验前要除去水蒸气，故选浓硫酸，干燥H₂，防止硬质试管炸裂；
故答案为：浓硫酸；干燥H₂，防止硬质试管炸裂；
（6）①由CuO→Cu知△m=80-64=16，现在质量差为m₁-m₂，而“反应后硬质玻璃管中剩余固体质量为m₂g”，即Cu的质量为m₂g．根据化学方程式则
 CuO+H₂=Cu+H₂O△m Ar（Cu）          16
                 m₂               m₁-m₂
解得Ar（Cu）=

16m2

m1-m2

；
故答案为：

16m2

m1-m2

；
②空气中的水通过e导管进入U型管造成m₃增大，
         CuO+H₂=Cu+H₂O  
 Ar（Cu）+16         18
         m₁          m₃
Ar（Cu）=

18m1

m3

-16，
m₃增大导致Ar（Cu）减小；
故答案为：偏小；空气中的水通过e导管进入U型管造成m₃增大，最终导致Ar（Cu）偏小．

点评：本题考查电解原理应用、氯气检验、氢气还原氧化铜实验操作、元素相对原子质量的测定的实验设计等，题目难度中等．