Question

已知pH为4～5的条件下，Cu²⁺几乎不水解，而Fe³⁺几乎完全水解．某学生用电解纯净的CuSO₄溶液的方法，并根据电极上析出Cu的质量（m）以及电极上产生气体的体积（V mL 标准状况）来测定Cu的相对原子质量，过程如下：

回答下列问题：
（1）加入CuO的作用是

消耗H⁺而调整溶液的pH使之升高，使Fe³⁺完全水解形成Fe（OH）₃沉淀而除去

．
（2）步骤②中所用的部分仪器如图所示，则A、B分别连直流电源的

负

极和

正

极
（填“正”或“负”）．
（3）电解开始后，电解的离子方程式为

2Cu²⁺+2H₂O

电解  .

2Cu↓+O₂↑+4H⁺

．
（4）下列实验操作中必要的是

A、B、D、E

（填写字母）．
A．称量电解前的电极的质量；
B．电解后，电极在烘干称量前，必须用蒸馏水冲洗；
C．刮下电解后电极上析出的铜，并清洗，称量；
D．电解后烘干称重的操作中必须按“烘干→称量→再烘干→再称量”进行；
E．在有空气存在的情况下，烘干电极必须用低温烘干的方法．
（5）铜的相对原子质量为

11200m

V

（用带有m、V的计算式表示）．

Answer 1

分析：（1）pH为4～5的条件下，Cu²⁺几乎不水解，而Fe³⁺几乎完全水解，加入稍过量的CuO，可以得到纯净的硫酸铜溶液，故加入CuO调节pH值，Fe³⁺完全水解形成Fe（OH）₃沉淀而除去；
（2）电解生成铜与氧气，故Cu电极连接电源的负极，石墨电极连接电源的正极；
（3）电解硫酸铜溶液生成Cu、氧气与硫酸；
（4）需要准确称量生成铜的质量，铜电极前后质量之差为生成的Cu的质量，Cu电解表面会附着离子，应清洗除去，由于铜与氧气发生反应，在空气存在情况下，应低温烘干，称量两次之差小于天平的感量，说明烘干．
（5）根据电子转移守恒计算Cu的相对原子质量．

解答：解：（1）pH为4～5的条件下，Cu²⁺几乎不水解，而Fe³⁺几乎完全水解，加入稍过量的CuO，可以得到纯净的硫酸铜溶液，故加入CuO通过消耗H⁺而调整溶液的pH使之升高，使Fe³⁺完全水解形成Fe（OH）₃沉淀而除去，
故答案为：消耗H⁺而调整溶液的pH使之升高，使Fe³⁺完全水解形成Fe（OH）₃沉淀而除去；
（2）电解生成Cu与氧气，故Cu电极连接电源的负极，石墨电极连接电源的正极，故A、B分别连直流电源的负极、正极，
故答案为：负；正；
（3）电解硫酸铜溶液生成Cu、氧气与硫酸，电解的离子方程式为：2Cu²⁺+2H₂O

电解  .

2Cu↓+O₂↑+4H⁺，
故答案为：2Cu²⁺+2H₂O

电解  .

2Cu↓+O₂↑+4H⁺；
（4）需要准确称量生成铜的质量，铜电极前后质量之差为生成的Cu的质量，Cu电解表面会附着离子，应清洗除去，由于铜与氧气发生反应，在空气存在情况下，应低温烘干，称量两次之差小于天平的感量，说明烘干，故需要进行ABDE操作，不需要进行C操作，
故答案为：A、B、D、E；
（5）VmL氧气的物质的量为

V×10-3L

22.4L/mol

=

V

22400

mol，令Cu的相对原子质量为Mr，根据电子转移守恒，则：

m

Mr

×2=

V

22400

mol×4，解得Mr=

11200m

V

，
故答案为：

11200m

V

．

点评：本题以测定Cu的相对原子质量为载体，考查电解原理、对工艺流程的理解、常用化学用语、化学计算等，难度中等，理解工艺流程是解题的关键，需要学生具有扎实的基础与综合运用知识分析、解决问题的能力．