Question

某學生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，裝置如圖所示．
（1）A和B為兩石墨電極，則B應與直流電源的

正

極相連．
（2）寫出B電極上電極反應式

2Cl^--2e^-═Cl₂↑

，試管中淀粉KI溶液變化的現象為

變藍色

，相應的離子方程式為

Cl₂+2I^-═I₂+2Cl^-

．
（3）為精確測定電極上析出銅的質量，有下列實驗步驟：
①稱量電解前電極質量；
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低溫烘干電極稱量；
⑤低溫烘干刮下的銅稱量；
⑥再次低溫烘干后稱量到恒重．
實驗步驟的先后順序應是

①③④⑥

．
（4）通電電流為I A，通電t s后精確測得銅的質量為m g，已知電子的電量為1.6×10^-19C，試寫出阿伏加德羅常數的計算表達式：N_A=

64It

2m×1.6×10-19

．

Answer 1

分析：（1）依據裝置圖分析電解氯化銅溶液過程中兩個電極分別生成銅和氯氣，所以B端是生成氯氣為電解池的陽極，與電源正極連接；A為電解池的陰極，與電源負極連接，電極上析出銅；
（2）裝置圖分析電解氯化銅溶液過程中兩個電極分別生成銅和氯氣，所以B端是生成氯氣為電解池的陽極，與電源正極連接；生成的氯氣通過淀粉碘化鉀溶液發生氧化還原反應生成碘單質，遇到淀粉變藍；
（3）需要準確稱量生成銅的質量，銅電極前后質量之差為生成的Cu的質量，Cu電解表面會附著離子，應清洗除去，由于銅與氧氣發生反應，在空氣存在情況下，應低溫烘干，稱量兩次之差小于天平的精確度，說明烘干；
（4）當電流強度為IA，通電時間為ts鐘內，通過的總電量為：Q=ItC，計算電子物質的量，依據析出銅的質量和電極電子守恒解釋計算得到；

解答：解：（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，和電源的正極連接；
故答案為：正；
（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，Cl₂+2I^-═I₂+2Cl^-；I₂可使淀粉溶液呈現藍色；
故答案為：2Cl^--2e^-═Cl₂↑；變藍色； Cl₂+2I^-═I₂+2Cl^-；
（3）需要準確稱量生成銅的質量，銅電極前后質量之差為生成的Cu的質量，Cu電解表面會附著離子，應清洗除去，由于銅與氧氣發生反應，在空氣存在情況下，應低溫烘干，稱量兩次之差小于天平的精確度，說明烘干，故需要進行①③④⑥操作，電極上刮下析出銅稱量的方法會造成誤差較大，不需要進行②⑤操作；
故答案為：①③④⑥
（4）電解時，當電流強度為IA，通電時間為ts鐘內，通過的總電量為：Q=ItC，通過的電子的物質的量=

It 1.6×10-19

NA

mol，由題意知陰極析出mgCu，依據電極反應計算可知Cu²⁺+2e=Cu，轉移的電子的物質的量=

m

64

×2mol，所以

It 1.6×10-19

NA

=

m

64

×2，得到N_A=

64It

2m×1.6×10-19

；
故答案為：

64It

2m×1.6×10-19

；

點評：本題考查了電解原理的分析應用，電極判斷和電極反應的分析判斷，將電學知識與電解原理相結合，并設置一個利用電解方法來驗證阿佛加德羅常數的全新情境，具有一定的深度和靈活性，解題時應將理化相關知識有機融合，方能解決相關問題，題目難度中等．