Question

某學生擬用含有FeSO₄和 Fe₂（SO₄） ₃的CuSO₄溶液提純CuSO₄，并測定銅的相對原子質量，其實驗流程如圖1所示：

已知：

	氫氧化物開始沉淀時的pH	氫氧化物沉淀完全時的pH
Fe3+	1.9	3.2
Fe2+	7.0	9.0
Cu2+	4.7	6.7
供選擇的試劑有：Cl2、H2O2、濃H2SO4、NOH、CuO、Cu

試回答下列問題：
（1）試劑A的化學式為

H₂O₂

，加入試劑A反應的離子方程式為

2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O

，試劑B的化學式為

CuO

，加入 B 的作用是

調節(jié)溶液的pH在3.2-4.7之間，使Fe³⁺完全水解為Fe（OH）₃沉淀以便除去

，操作①的名稱是

過濾

．
（2）操作②中所用儀器裝置如圖2所示：則 X 應接直流電源的

負

極，Y電極上發(fā)生的電極反應式為：

4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑

．
（3）下列實驗操作必要的是

A、B、D、E

（填字母）．
A．稱量電解前電極的質量
B．電解后電極在烘干前，必須用蒸餾水沖洗
C．刮下電解后電極上的銅，并清洗、稱量
D．電極的烘干稱重的操作中必須按：烘干→稱重→再烘干→再稱重進行兩次
E．在空氣中烘干電極，必須采用低溫烘干法
（4）向電解后的溶液中加入石態(tài)溶液，觀察到的現象是

溶液變?yōu)榧t色

．
（5）銅的相對原子質量的計算式為

11200a

V

．

Answer 1

分析：（1）在酸性環(huán)境下，雙氧水可以將亞鐵離子氧化為三價鐵離子，氧化銅可以和酸發(fā)生反應生成鹽和水，實現固體和液體的分離采用過濾的方法；
（2）根據電解池的工作原理知識來回答；
（3）根據Cu相對原子質量的確定方法結合試驗實質和操作知識來回答；
（4）電解硫酸銅溶液后生成硫酸，溶液顯示酸性，據此來回答；
（5）根據兩個電極反應結合電子守恒來計算．

解答：解：（1）FeSO₄和 Fe₂（SO₄） ₃的混合液中加入雙氧水，這樣雙氧水可以將亞鐵離子氧化為三價鐵離子，反應實質是：2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O，再加入氧化銅，根據離子沉淀的pH，可以將三價鐵沉淀，但是銅離子不沉淀，實現沉淀和溶液分離的方法是過濾，
故答案為：H₂O₂；2Fe²⁺+2H⁺+H₂O₂=2Fe³⁺+2H₂O；CuO；調節(jié)溶液的pH在3.2-4.7之間，使Fe³⁺完全水解為Fe（OH）₃沉淀以便除去；過濾；
（2）電解硫酸銅，要在陰極上獲得金屬Cu，根據陽極上產生氧氣的量來確定電子轉移的量，進而確定銅元素的原子量，所以金屬銅應該為負極，陽極上是氫氧根離子發(fā)生發(fā)應，即：4OH^--e^-=2H₂O+O₂↑，故答案為：負；4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
（3）A．陰極上產生銅的質量是根據電解前后電極質量的變化量來衡量的，所以需要稱量電解前電極的質量，故A正確；
B．電解后電極在烘干前，必須用蒸餾水沖洗，將表面的雜質洗去，故B正確；
C．陰極上產生銅的質量是根據電解前后電極質量的變化量來衡量的，故C錯誤；
D．電極的烘干稱重的操作中必須按：烘干→稱重→再烘干→再稱重進行兩次的程序，這樣可以減少實驗誤差，故D正確；
E．在空氣中烘干電極，必須采用低溫烘干法，否則會導致金屬銅和氧氣之間的反應，故E正確．
故選A、B、D、E
（4）電解硫酸銅溶液后生成硫酸，溶液顯示酸性，能使紫色的石蕊試液顯示紅色，故答案為：溶液變?yōu)榧t色；
（5）根據電極反應式：陰極：Cu²⁺+2e^-=Cu 陽極：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，當生成VmL的氧氣時，根據反應式可以知道轉移電子為

0.001V

22.4

×4mol=

0.001V

5.6

mol，根據陰極反應，則Cu的相對原子質量是

a

0.001V 56

×2=

11200a

V

，故答案為：

11200a

V

．

點評：本題考查了物質制備實驗分析判斷，物質分離和提純的方法以及電解原理的應用，實驗過程分析和物質性質掌握是解題關鍵，題目難度中等．