【doc】硫酸铜溶液电解的图像计算问题

【doc】硫酸铜溶液电解的图像计算问题 硫酸铜溶液电解的图像计算问题 2007年.第7期化学原创题选登 原子的质量数,但元素的相对原子质量是各同位素 原子相对原子质量的加权平均值,故A不正确.由 相对原子质量的定义可知:若该210po原子的质量设 定为xg,则:=210,~Px=210w/12,B不正 W/l二g 确..P0和209Po是同位素的关系,原子核中质子数 相同,两者质量数差1,说明其核内的中子数差1, C正确.烟草中含有.P0和放射性核素,其质 量数相同,但质子数不同,是两种不同元素的原 子,不是同位素的关系,D错误. (3)钋是第6周期?A族元素,根据元素周期 律可知其最高价氧化物的水化物是碱,钋的氢化物 应该不稳定.而钋是金属,能导电.钋的最外层有 6个电子,可以形成+2,+4,+6等价态,常见氧化 态为+2,+4,氧化物至少有PoO,P0O3两种. (4)本小题考查学生对新信息的接受能力,通 过题目条件介绍有关放射性元素的半衰期概念.要 理解并运用该概念来解题.根据题意,64g的~b210 经276天后,应为经过了2个半衰期,未发生衰变的 钋21O的质量为64gx50%x50%=16g,发生衰变的钋 则为48g.由核反应知: 84 P0_82Pb+2He = ,解得47.09g. [】 (1)82124mo 二l (2)C (3)BD (4)47.09g [使用记录】 本题是尚未公开发的自编原创题.整体难度 不大.在安庆一中2006级省理科实验班的化学期末 考试中使用,全班4O人,满分率达45%.考试结束 后,学生对此题兴趣盎然,纷纷通过上网搜索更详 尽的相关新闻背景,并查找资料学习钋的知识. [教育价值】 本题考查了原子的组成和各粒子f质子,中 子,电子)数之间的关系,复习了同位素的概念, 相对原子质量等内容,增进了对周期表中氧族元素 性质的分析和掌握,还通过考查热点新闻中的化学 问题,在引导学生关注生活,社会中的化学方面做 了有益的尝试和探索. 参考文献: [1】肖中荣.如何将社会热点f*-I题编写成化学习题叨.化学教 学.2006,(5):53—54. [2]钮泽富.醛类物质的羰基加成和消去反应U】.化学教学. 2006,(12):60—61. 硫酸铜溶液电解的图像计算问题 潘振伟 (武义第一中学,浙江武义321200) 文章编号:1005—6629(2007)07—0077—02中图分类号:G632.479文献标识码:B 『问题的由来1 好的化学总是把思维能力的考察放在最为 重要的地位,往往通过设计问题情景,让学生运用 已有的知识将问题分解,转换,重组使问题得到顺 利解决.而数据和图表是化学命题中常见的问题情 景.笔者发现硫酸铜电解问题用装置表现形式考查 已经司空见惯,但用图像反映数据量的关系试题却 不多见,故尝试利用这个素材创作了此道图像型计 算题. f问题1 实验室用惰性电极电解lOOmL2mol/L的CuSO 溶液时,根据反应过程中测得的阴极和阳极的气体 体积,记录实验数据并作图如下.当到达t时刻 时,将电源电极反接继续电解,直到新阴极气体的 体积是新阳极的3倍时停止电解. (1)图中表示阳极气体的曲线是——. V. 78化学教学2007年.第7期 (2)计算tl时刻在状况下所对应的v0的数 值? (3)电解到tl时,要使溶液恢复到电解前溶液 的组成和浓度,需向该溶液中加入氢氧化铜的物质 的量为多少摩尔? (4)从反接电源t开始计算,当新阴极气体的 体积是新阳极的3倍时,在整个实验过程中溶液质 量减少了多少(不考虑(3)外加氢氧化铜)? f问题解析】 (1)用惰性电极电解CuSO溶液时,根据离子 放电顺序,阳极只有OH一放电,一开始就产生气 体.符合这一特征的曲线是a.阴极先是Cu放电, 开始无气体,接着是H放电,然后才产生气体,符 合这一特征的曲线是b. (2)由图像知t时刻阴极和阳极的气体体积相 等.而且t时刻阴极和阳极的电子转移数目也相 等.由电子得失守恒:V0x4/22.4=0.1x2x2+V0x2/ 22.4:Vo=4.48L f3)电解到t时,V0=4.48L,即转移了0.8tool电 子.既电解0.2toolCuSO4,又电解了0.4molH20. 沉积了0.2molCu,逸出了0.2toolH2和0.2tool02. 由元素守恒可知,逸出的物质相当于0.2tool氢氧化 铜溶解于电解后的硫酸中就可使溶液恢复到电解前 溶液的组成和浓度. (4】当新阴极气体的体积是新阳极的3倍时, 设电子转移了Xmol,则由电子得失守恒3一0.2x 2),4,2,X=I.2tool.即生成了0.6toolH2和0.2mol 02,其质量减少W=O.6molx2g/mol+O.2toolx32g/ mol=7.6g) 答案:(1)a(2)4.48L(3)0.2tool(4) 7.6g f问题拓展1 把28.8克铜投入到100ml浓硝酸中,最后铜有 剩余,其NO璃子浓度的变化如下图所示:请回答 下列问题 】.O O.6 O (1)开始浓硝酸的物质的量的浓度为 (2)铜与浓硝酸反应生成的气体在标准状况下 的体积(不考虑NO-UN0的平衡)为——L. (3)右图中硝酸完全反应后消耗铜的物质的量 n(Cu)是——m0l. (4)应再往此反应体系中滴加——mL2mo~L 的硫酸才能使剩余的铜恰好完全溶解. 拓展题解答 (1)开始反应时,NO3-的物质的量为lmol,体 积为0.1L,则c(HNO3)=1.0mol/0.1L~lOmol/L. (2)从图中可知NO和NO的物质的量为0.4mol, Vf气体)=0.4molx22.4IJmol=8.96L. (3)设消耗铜的物质的量为n(Cu),根据氮元素 F恒,n(NO2)+n(NO)+2n(Cu)=n(HNO3),n(NO2)+n(NO) = O.4mol,所以n(Cu)={n(HNO3)-in(N02)+n(NO)】1/2: (1-0.4)/2=0.3tool. (4)反应的m(Cu)=0.3x64=19.2g,所以剩余铜的质 量为28.8—19.2=9.6g,为0.15mol.由反应3Cu+8H+ 2NO3-=3Cu++2NOt+4H20,可以推断溶解0.15mol Cu需要NO3—0.3too1.现有NO3—0.6mol是过量的,需 消耗n(H+)=8x9.6/(3x64)=0.4tool,即需硫酸V(H~04) =0.2mo~2mol/L=0.1L=100mL. 答案:(1)c(HNO3)=lOmol,L;(2)V(气体)---8.96L; (3)反应的铜是0.3mol;(4)V(H~SOn)=100mL [使用记录】 问题创作于2006年l2月,拓展题创作于2006年 10月,作为2007届高三大联考考题使用.笔者在所 教班级对此试题测试评价过,难度系数是:"问题" 0.6,"拓展题"0.65.因为两题的设计梯度明显,前 两问容易得分,但问题情景新颖,有一定的陌生度, 学生解题耗费时间较多. 此两道试题仅提供大联考使用,均没有在公开 刊物发表过. 【教育价值1 试题取材于中学化学课本主干知识一电解.但 又不拘泥于课本上的电解饱和食盐水.可谓选材恰 当;前面两问一般考生均能解答,旨在重视基础; 解题突出守恒原理的应用,可谓重视化学原理. 同时利用图像数据给出信息,有别于别的资料上的电解装置图,可以很好地考查学生的观察能力.从读 懂图像和挖掘隐藏的信息,可以很好地考查学生的 自学能力."反接电源"这个思维障碍设计,可以考查 逆向思维和思维深广度.总之,此试题既与教材的要 求相吻合,也与的课改理念相一致.更重要的是 与高考考查的能力融为一体.