Question

某學(xué)生試圖用電解法根據(jù)電極上析出物質(zhì)的質(zhì)量來驗證阿伏加德羅常數(shù)值，其實驗方案的要點為：
①用直流電電解氯化銅溶液，所用儀器如圖．
②在電流強度為I A，通電時間為t s后，精確測得其電極上析出的銅的質(zhì)量為m g．
試回答：
（1）連接這些儀器的正確順序為（用圖中標(biāo)注儀器接線柱的英文字母表示，下同）：E接D，C接

 

，

 

接F．
（2）寫出B極上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式：

 

，G試管中淀粉KI溶液變化的現(xiàn)象為

 

，相應(yīng)的離子方程式是

 

．
（3）為精確測定電極上析出銅的質(zhì)量，所必需的實驗步驟的先后順序應(yīng)是

 

．
①稱量電解前電極質(zhì)量  
②刮下電解后電極上的銅并清洗
③用蒸餾水清洗電解后電極  
④低溫烘干電極后稱量
⑤低溫烘干刮下的銅，后稱量  
⑥再次低溫烘干后稱量至恒重
（4）已知電子的電量為1.6×10^-19C．試列出阿伏加德羅常數(shù)的計算表達式：N_A=

 

．

Answer 1

考點：電解原理

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）依據(jù)裝置圖分析可知U形管通入G中的氣體是氯氣，所以B電極為陽極，A為陰極，電路連接應(yīng)遵循電流計串聯(lián)，電源負極接電流表負極，電流表的正極接U形管A電極，B電極接電源的正極；
（2）分析判斷B為電解池中陽極溶液中的氯離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，G試管中是通入的氯氣，氯氣和電化甲反應(yīng)生成碘單質(zhì)，遇到淀粉變藍；
（3）根據(jù)電極上析出銅的質(zhì)量以及電極上產(chǎn)生氣體的體積來測定銅的相對原子質(zhì)量，則需要稱量電解前后電極的質(zhì)量；
（4）在電流強度為I A，通電時間為t s后，精確測得其電極上析出的銅的質(zhì)量為m g，依據(jù)電荷守恒列式計算得到；

解答： 解：（1）依據(jù)裝置圖分析可知U形管通入G中的氣體是氯氣，所以B電極為陽極，A為陰極，電路連接應(yīng)遵循電流計串聯(lián)，電源負極接電流表負極，電流表的正極接U形管A電極，B電極接電源的正極；所以線路連接順序是E-D-C-A-B-F；
故答案為：A、B；
（2）B為電解池中陽極，溶液中的氯離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，電極反應(yīng)為：2Cl^--2e^-═Cl₂↑，G試管中是通入的氯氣，氯氣和電化甲反應(yīng)生成碘單質(zhì)，遇到淀粉變藍，反應(yīng)的離子方程式為：Cl₂+2I^-═I₂+2Cl^-；
故答案為：2Cl^--2e^-═Cl₂↑，變藍色，Cl₂+2I^-═I₂+2Cl^-；
（3）根據(jù)電極上析出銅的質(zhì)量以及電極上產(chǎn)生氣體的體積來測定銅的相對原子質(zhì)量，則需要稱量電解前后電極的質(zhì)量，實驗之前應(yīng)稱量電解前電極的質(zhì)量，電解后，電極在烘干稱重前，必須用蒸餾水沖洗，減少誤差，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，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，為精確測定電極上析出銅的質(zhì)量，所必需的實驗步驟的先后順序應(yīng)是：
①稱量電解前電極質(zhì)量，實驗之前應(yīng)稱量電解前電極的質(zhì)量；
③用蒸餾水清洗電解后電極；
④低溫烘干電極后稱量；
⑥再次低溫烘干后稱量至恒重；
其中②刮下電解后電極上的銅并清洗，⑤低溫烘干刮下的銅，后稱量；步驟中刮下稱量會產(chǎn)生較大的誤差，所以步驟中不選擇；
故答案為：①③④⑥；
（4）依據(jù)電荷守恒得到，It=

m

64

×2NA×1.6×10-19，
所以N_A=

64

m

×

It

2×1.6×10-19

；
故答案為：

64

m

×

It

2×1.6×10-19

；

點評：本題考查了電解原理的分析判斷，電路連接的方法，電子守恒的計算應(yīng)用，電極反應(yīng)，電極反應(yīng)現(xiàn)象分析應(yīng)用，實驗測定析出銅的質(zhì)量步驟，題目難度中等．