Question

4．某化學(xué)興趣小組用如圖所示裝置電解CuSO₄溶液，測(cè)定銅的相對(duì)原子質(zhì)量．
（1）若實(shí)驗(yàn)中測(cè)定在標(biāo)準(zhǔn)狀況下放出的氧氣的體積VL，B連接直流電源的正極
（填“正極”或“負(fù)極”）；
（2）電解開始一段時(shí)間后，在U形管中可觀察到的現(xiàn)象有銅電極上有紅色固體析出，石墨電極上有無(wú)色氣體產(chǎn)生，溶液藍(lán)色變淺，電解的離子方程式為2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺．
（3）實(shí)驗(yàn)中還需測(cè)定的數(shù)據(jù)是②（填寫序號(hào)）
①B極的質(zhì)量增重m g       ②A極的質(zhì)量增重m g
（4）下列實(shí)驗(yàn)操作中必要的是AD（填字母）
A．稱量電解前電極的質(zhì)量
B．電解后，取出電極直接烘干稱重
C．刮下電解過(guò)程中電極上析出的銅，并清洗、稱重
D．在有空氣存在的情況下，烘干電極必須采用低溫烘干的方法
（5）銅的相對(duì)原子質(zhì)量為：$\frac{11.2m}{V}$（用含有m、V的計(jì)算式表示）
（6）如果用堿性（KOH為電解質(zhì)）甲醇燃料電池作為電源進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，放電時(shí)負(fù)極電極反應(yīng)式為CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O．

Answer 1

分析 （1）電解硫酸銅溶液，如果陽(yáng)極上析出氧氣，則陽(yáng)極是惰性電極，工作時(shí)，陽(yáng)極上氫氧根離子放電，陰極上銅離子放電，則陽(yáng)極連接電源正極，陰極連接電源負(fù)極；
（2）電解硫酸銅溶液，根據(jù)陰陽(yáng)極上離子放電順序書寫電池反應(yīng)式及溶液中出現(xiàn)的現(xiàn)象；
（3）要測(cè)定銅的相對(duì)原子質(zhì)量還要測(cè)定析出銅的質(zhì)量；
（4）測(cè)定銅的質(zhì)量，要測(cè)定電解前后電極的質(zhì)量，測(cè)定電極質(zhì)量時(shí)要除去電極上吸附的離子的干擾；
（5）根據(jù)銅的相對(duì)原子質(zhì)量和氧氣的關(guān)系式計(jì)算；
（6）甲醇燃料堿性電池中，負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)．

解答 解：（1）若實(shí)驗(yàn)中測(cè)定在標(biāo)準(zhǔn)狀況下放出的氧氣的體積VL，說(shuō)明陽(yáng)極上是氫氧根離子放電而不是銅放電，所以銅作陰極，石墨作陽(yáng)極，則A連接直流電源的負(fù)極，B連接正極，
故答案為：正極；
（2）電解硫酸銅時(shí)，石墨作陽(yáng)極，則陰極上銅離子得電子而析出銅，陽(yáng)極上氫氧根離子放電而生成氧氣，溶液中銅離子濃度減小，溶液顏色變淺，電池反應(yīng)式為：2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺，
故答案為：銅電極上有紅色固體析出，石墨電極上有無(wú)色氣體產(chǎn)生，溶液藍(lán)色變淺；2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺；
（3）要測(cè)定銅的相對(duì)原子質(zhì)量還要測(cè)定析出銅的質(zhì)量，A電極上析出銅，故選②；
（4）A．稱量電解前電極的質(zhì)量和電解后的質(zhì)量，從而得出析出銅的質(zhì)量，故A正確；
B．電解后，電極在烘干稱重前，必須用蒸餾水沖洗，除去吸附的離子，故B錯(cuò)誤；
C．根據(jù)電解前后電極的質(zhì)量差來(lái)計(jì)算即可，不用刮下電解過(guò)程中電極上析出的銅，故C錯(cuò)誤；
D．為防止銅和氧氣反應(yīng)，所以在有空氣存在的情況下，烘干電極必須采用低溫烘干的方法，故D正確；
故答案為：AD；
（5）根據(jù)2Cu²⁺+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+4H⁺知，標(biāo)況下，生成22.4L氧氣析出2mol銅，析出mg銅時(shí)放出VL氧氣，則銅的相對(duì)原子質(zhì)量=$\frac{22.4m}{2V}$=$\frac{11.2m}{V}$，
故答案為：$\frac{11.2m}{V}$；
（6）甲醇燃料堿性電池中，負(fù)極上甲醇失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水，電極反應(yīng)式為：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O，故答案為：CH₃OH-6e^-+8OH^-=CO₃^2-+6H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查電解實(shí)驗(yàn)，為高頻考點(diǎn)，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書寫，注意燃料電池中電極反應(yīng)式的書寫要結(jié)合電解質(zhì)溶液的酸堿性，如果燃料和氧化劑相同，而電解質(zhì)溶液不同，則電極反應(yīng)式也不同，為易錯(cuò)點(diǎn)．