阿伏加德羅常數(shù)(NA)是一座“橋梁”,連接了宏觀世界和微觀世界的數(shù)量關(guān)系。通過(guò)電解法可測(cè)得NA的數(shù)值。
已知:?。?個(gè)電子所帶電量為1.60×10-19庫(kù)侖。
ⅱ.EDTA-2Na(乙二胺四乙酸二鈉)能形成可溶含銅配離子。
ⅲ.Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10-20,Ksp(CuS)=6.3×10-36。
【實(shí)驗(yàn)一】用銅片和鉑絲為電極,電解硫酸酸化的CuSO4溶液。測(cè)得通過(guò)電路的電量為x庫(kù)侖。電解完成后,取出銅片,洗凈晾干,銅片質(zhì)量增加了mg。
(1)銅片應(yīng)連接電源的
負(fù)極
負(fù)極
(填“正極”或“負(fù)極”),鉑絲尖端產(chǎn)生氣泡,其電極反應(yīng)式為 2H2O-4e-=4H++O2↑
2H2O-4e-=4H++O2↑
。理論上,產(chǎn)生氣體與析出銅的物質(zhì)的量之比為 1:2
1:2
。
(2)本實(shí)驗(yàn)測(cè)得NA=mol-1(列出計(jì)算式)。
【實(shí)驗(yàn)二】為減少含重金屬電解液的使用,更換電解液,同時(shí)更換電極與電源的連接方式。電解完成后,取出銅片,洗凈晾干,銅片質(zhì)量減小。
實(shí)驗(yàn) |
電解液 |
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 |
① |
0.25mol?L-1NaOH溶液 |
銅片表面為灰藍(lán)色 |
② |
0.25mol?L-1EDTA-2Na和0.25mol?L-1NaOH混合液(pH=8) |
銅片表面仍為紅色 |
(3)實(shí)驗(yàn)①和②中各配制電解液500mL,使用的主要儀器有天平、燒杯、玻璃棒、膠頭滴管和
500mL容量瓶
500mL容量瓶
。
(4)經(jīng)檢驗(yàn),實(shí)驗(yàn)①中的灰藍(lán)色成分主要是Cu(OH)
2。從平衡移動(dòng)角度解釋EDTA-2Na在測(cè)定N
A的數(shù)值中的作用:
EDTA-2Na與銅離子形成可溶銅配離子,降低溶液中的銅離子濃度,避免過(guò)量銅離子與氫氧根離子形成氫氧化銅沉淀,阻止銅的電解
EDTA-2Na與銅離子形成可溶銅配離子,降低溶液中的銅離子濃度,避免過(guò)量銅離子與氫氧根離子形成氫氧化銅沉淀,阻止銅的電解
。
(5)電解過(guò)程中,若觀察到銅片上有小氣泡產(chǎn)生,利用銅片質(zhì)量減小計(jì)算N
A的數(shù)值
偏大
偏大
(填“偏大”、“偏小”或“不變”)。
(6)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后處理電解液:將取出的電解液加入過(guò)量硫酸,過(guò)濾,得到白色固體EDTA和濾液a;向?yàn)V液a中先加入NaOH調(diào)pH≈8,再加入Na
2S,解釋不直接加入Na
2S的原因及Na
2S的作用:
溶液顯強(qiáng)酸性,酸與Na2S反應(yīng)生成H2S污染性氣體,污染環(huán)境;Na2S的作用是將生成的Cu(OH)2沉淀轉(zhuǎn)化為更難溶的CuS沉淀來(lái)除掉Cu2+
溶液顯強(qiáng)酸性,酸與Na2S反應(yīng)生成H2S污染性氣體,污染環(huán)境;Na2S的作用是將生成的Cu(OH)2沉淀轉(zhuǎn)化為更難溶的CuS沉淀來(lái)除掉Cu2+
。
【答案】負(fù)極;2H
2O-4e
-=4H
++O
2↑;1:2;
;500mL容量瓶;EDTA-2Na與銅離子形成可溶銅配離子,降低溶液中的銅離子濃度,避免過(guò)量銅離子與氫氧根離子形成氫氧化銅沉淀,阻止銅的電解;偏大;溶液顯強(qiáng)酸性,酸與Na
2S反應(yīng)生成H
2S污染性氣體,污染環(huán)境;Na
2S的作用是將生成的Cu(OH)
2沉淀轉(zhuǎn)化為更難溶的CuS沉淀來(lái)除掉Cu
2+