Question

某化學(xué)興趣小組擬采用下圖所示裝置電解飽和氯化鈉溶液制備H₂，通過H₂還原氧化銅測(cè)定Cu的相對(duì)原子質(zhì)量Ar（Cu），同時(shí)檢驗(yàn)Cl₂的氧化性（圖中夾持和加熱儀器已略去）．

（1）直流電源中的X極為

 

極（填“正”、“負(fù)”、“陰”或“陽(yáng)”）；寫出甲裝置U形管中反應(yīng)的離子方程式：

 

；實(shí)驗(yàn)開始后，用鐵棒作電極的一側(cè)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是

 

．
（2）為完成上述實(shí)驗(yàn)，正確的鏈接順序?yàn)椋篴連

 

，b連

 

（填寫連接的字母）．
（3）裝置乙中的G瓶?jī)?nèi)溶液可能為

 

（填字母）．
A．淀粉KI溶液B．NaOH溶液C．Na₂S溶液D．Na₂SO₃溶液
H瓶?jī)?nèi)的反應(yīng)的離子方程式為：

 

．
（4）在對(duì)硬質(zhì)玻璃試管里的氧化銅粉末加熱前需要進(jìn)行的操作為：

 

．
（5）裝置丙中N瓶?jī)?nèi)盛放的試劑為

 

，作用是

 

．
（6）為了測(cè)定Cu的相對(duì)原子質(zhì)量，某同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得如一下數(shù)據(jù)：
I．氧化銅樣品質(zhì)量為m₁g
Ⅱ．反應(yīng)后硬質(zhì)玻璃管中剩余固體質(zhì)量為m₂g
III．反應(yīng)前后U形管及其固體質(zhì)量差為m₃g
Ⅳ．反應(yīng)前后瓶及其液體質(zhì)量差為m₄g
①請(qǐng)選擇理論上誤差最小的一組數(shù)據(jù)計(jì)算Ar（Cu），Ar（Cu）=

 

．
②如果選用其它數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，會(huì)導(dǎo)致Ar（Cu）

 

（填“偏大”、“偏小”或“無影響”），理由是

 

．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)電解原理，與陰極相連的是外接電源的負(fù)極；甲中電解飽和食鹽水；
（2）“通過H₂還原氧化銅測(cè)定Cu的相對(duì)原子質(zhì)量Ar（Cu）”故a接f；“同時(shí)檢驗(yàn)Cl₂的氧化性”，故b接c；
（3）A、C、D中的I^-、S^2-、SO₃^2-都有還原性，但是Cl₂與SO₃^2-反應(yīng)沒有現(xiàn)象；氯氣有毒，不能直接排放到空氣中，氯氣可以用堿性物質(zhì)來處理，所以裝置乙H瓶中離子方程式可寫出；
（4）氫氣是可燃性氣體，與氧氣混合，加熱容易發(fā)生爆炸危險(xiǎn)，所以加熱氧化銅之前要通入氫氣排凈裝置內(nèi)的空氣（或檢驗(yàn)H₂的純度防止爆炸）；
（5）電解飽和氯化鈉溶液制備的氫氣中含有水蒸氣，所以在實(shí)驗(yàn)前要除去水蒸氣，故選濃硫酸干燥H₂，防止硬質(zhì)試管炸裂；
（6）①CuO+H₂=Cu+H₂O△m=80-64=16，現(xiàn)在質(zhì)量差為m₁-m₂，而“反應(yīng)后硬質(zhì)玻璃管中剩余固體質(zhì)量為m₂g”，即Cu的質(zhì)量為m₂g．根據(jù)化學(xué)方程式就可求出Ar（Cu）；
②空氣中的水通過e導(dǎo)管進(jìn)入U(xiǎn)型管造成m₃增大，最終導(dǎo)致Ar（Cu）偏�。�

解答：解：（1）根據(jù)電解原理，與陰極相連的是外接電源的負(fù)極，故X極應(yīng)為負(fù)極；甲中電解飽和食鹽水，反應(yīng)的離子方程式為2Cl^-+2H₂O2OH^-+H₂↑+Cl₂↑．
故答案為：負(fù)極；2Cl^-+2H₂O

電解  .

2OH^-+H₂↑+Cl₂↑ 有氣泡逸出，溶液由無色變成紅色，且向周圍擴(kuò)散；
（2）“通過H₂還原氧化銅測(cè)定Cu的相對(duì)原子質(zhì)量Ar（Cu）”故a接f；“同時(shí)檢驗(yàn)Cl₂的氧化性”，故b接c．故答案為：f；c；
（3）A、C、D中的I^-、S^2-、SO₃^2-都有還原性，但是Cl₂與SO₃^2-反應(yīng)沒有現(xiàn)象，故選A、C；氯氣有毒，不能直接排放到空氣中，氯氣可以用堿性物質(zhì)來處理，所以裝置乙H瓶中液體的作用是吸收多余的氯氣，防止環(huán)境污染，離子方程式為：Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O．故答案為：A、C；Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O；
（4）氫氣是可燃性氣體，與氧氣混合，加熱容易發(fā)生爆炸危險(xiǎn)，所以加熱氧化銅之前要通入氫氣排凈裝置內(nèi)的空氣（或檢驗(yàn)H₂的純度防止爆炸）．故答案為：檢驗(yàn)氫氣的純度防止爆炸；
（5）通過H₂還原氧化銅測(cè)定Cu的相對(duì)原子質(zhì)量Ar（Cu），但由于電解飽和氯化鈉溶液制備的氫氣中含有水蒸氣，所以在實(shí)驗(yàn)前要除去水蒸氣，故選濃硫酸，干燥H₂，防止硬質(zhì)試管炸裂．故答案為：濃硫酸；干燥H₂，防止硬質(zhì)試管炸裂；
（6）①由CuO→Cu知△m=80-64=16，現(xiàn)在質(zhì)量差為m₁-m₂，而“反應(yīng)后硬質(zhì)玻璃管中剩余固體質(zhì)量為m₂g”，即Cu的質(zhì)量為m₂g．根據(jù)化學(xué)方程式則
 CuO+H₂=Cu+H₂O△m Ar（Cu）          16
m₂               m₁-m₂
解得Ar（Cu）=

16m2

(m1-m2)

；
②偏��；空氣中的水通過e導(dǎo)管進(jìn)入U(xiǎn)型管造成m₃增大，最終導(dǎo)致Ar（Cu）偏小．
故答案為：①

16m2

(m1-m2)

；②偏��；空氣中的水通過e導(dǎo)管進(jìn)入U(xiǎn)型管造成m₃增大，最終導(dǎo)致Ar（Cu）偏�。�

點(diǎn)評(píng)：考查電解原理應(yīng)用、氯氣檢驗(yàn)、氫氣還原氧化銅實(shí)驗(yàn)操作、元素相對(duì)原子質(zhì)量的測(cè)定的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等．