Question

某同學試圖用電解法根據電極上析出物質的質量來驗證阿伏加德羅常數值，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t s鐘后，精確測得某電極上析出的銅的質量為m g。

試完成下列問題：

(1)連接這些儀器的正確順序為(用圖中標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電極上發生反應的離子方程式___________________________________________，

G試管中淀粉KI溶液變化的現象為______________________________________________，

相應的離子方程式是____________________________________________________。

(3)為精確測定電極上析出銅的質量，所必需的實驗步驟的先后順序應是______________。(選填下列操作步驟的編號)

①稱量電解前電極的質量  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^-19 C。試列出阿伏加德羅常數的計算表達式：N_A=_________。

Answer 1

解析：(1)由于U形管右側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應與B連接，A為陰極，結合安培計接入線路的物理知識，A應接C，D接E。

(2)電解CuCl₂，陰、陽兩極的電極反應式為：

陰極：Cu²⁺+2e^-Cu；陽極：2Cl^--2e^-Cl₂↑

生成的Cl₂通入G試管，與KI反應，置換出I₂，I₂可使淀粉溶液呈現藍色。

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

(4)電解時，當電流強度為I A，通電時間為t s鐘內，通過的總電量為：Q=It，通過的電子的物質的量為 mol。由題意知陰極析出m g Cu，轉移的電子的物質的量為×2 mol。由上述分析可建立等式：×2，由此式即可得N_A的表達式。

答案：(1)E→D，C→A，B→F；F→B→A→C→D→E

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

(3)①③④⑥

(4)