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)量來驗證阿佛加德羅常數(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安培，通電時間為ts鐘后，精確測得某電極上析出的銅的質(zhì)量為mg。

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    ，C接    ，     接F。

實驗線路中的電流方向為    →    →    →C→      →    。

（2）寫出B電極上發(fā)生反應(yīng)的離子方程式                            ，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          。（選填下列操作步驟的編號）

①稱量電解前電極的質(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。試列出阿佛加德羅常數(shù)的計算表達式：N_A                   。

Answer 1

（1）E接D、C接A、B接F；F→B→A→C→D→E

（2）2Cl^－-2e=Cl₂↑；變藍色；Cl₂+2I^－=2Cl^－+I₂

（3）①③④⑥

（4） 

解析:

本題將物理中電路連接與化學(xué)中儀器連接相結(jié)合，將電學(xué)知識與電解原理相結(jié)合，并設(shè)置一個利用電解方法來驗證阿佛加德羅常數(shù)的全新情境，具有一定的深度和靈活性。解題時應(yīng)將理化相關(guān)知識有機融合，方能解決相關(guān)問題。

（1）由于U形管右側(cè)有一處理氣體的支管，所以可斷定B電極為有Cl₂生成的一極，即為陽極。顯然F應(yīng)與B連接，A為陰極，結(jié)合安培計接入線路的物理知識，A應(yīng)接C，D接E。

（2）電解CuCl₂，陰、陽兩極的電極反應(yīng)式為：

陰極：Cu²⁺+2e=Cu；陽極：2Cl^－-2e=Cl₂↑

生成的Cl₂通入G試管，與KI反應(yīng)，置換出I₂，I₂可使淀粉溶液呈現(xiàn)藍色。

（3）為了精確測定電極上析出的銅的質(zhì)量，顯然應(yīng)采用測定電解前后A電極的增重的方法。具體操作為：在電解前先稱量A電極的質(zhì)量，電解后先用蒸餾水清洗電極（洗去附著的離子），然后需將電極烘干（除去附著的水），為防止Cu被氧化，應(yīng)在低溫下烘干后再進行稱量，為防止誤差，還應(yīng)再低溫烘干稱量，直至恒重。

（4）電解時，當(dāng)電流強度為IA，通電時間為ts鐘內(nèi)，通過的總電量為：Q=ItC，通過的電子的物質(zhì)的量為mol。由題意知陰極析出mgCu，轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為 。由上述分析可建立等式：，   由此式即可得N_A的表達式。