Question

金屬銅不溶于稀硫酸，可溶于鐵鹽溶液生成銅鹽與亞鐵鹽．現(xiàn)將一定量的銅片加入到100 mL稀硫酸和硫酸鐵的混合液中，銅片完全溶解(不考慮鹽的水解及溶液體積的變化)
(1)寫出銅溶解于上述混合液的離子方程式____________________________．
(2)若銅完全溶解時，溶液中的Fe^3＋、Cu^2＋、H^＋三種離子的物質(zhì)的量濃度相等，且測得溶液的pH＝1，則溶解銅的質(zhì)量是______g，溶液中的c(SO)＝______mol/L.
(3)若欲在如圖所示的裝置中發(fā)生(1)中的反應(yīng)，請判斷圖中的正、負極，并選出適當?shù)奈镔|(zhì)作電極，寫出電極反應(yīng)式，填在相應(yīng)的表格中.

	正、負極判斷	電極材料	電極反應(yīng)式
X極
Y極

Answer 1

(1)Cu＋2Fe^3＋===Cu^2＋＋2Fe^2＋
(2)0.64　0.5
(3)

	正、負極判斷	電極材料	電極反應(yīng)式
X極	負極	銅	Cu－2e－===Cu2＋
Y極	正極	碳	2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋

考查知識點：離子反應(yīng)；電化學(xué)基礎(chǔ)；
解答過程：(1)混合液中存在H₂SO₄和Fe₂(SO₄)₃，銅為不活潑金屬，不與H₂SO₄反應(yīng)；但Fe3+具有氧化性，可將銅單質(zhì)氧化為銅離子：Cu＋2Fe^3＋===Cu^2＋＋2Fe^2＋ 。
(2)pH＝1，則c(H⁺)=0.1mol/L；則c(Cu^2＋)=c(H⁺)=0.1mol/L;則反應(yīng)生成的銅離子的物質(zhì)的量為n(Cu^2＋)=0.1mol/L×100×10^—3L="0.01mol" 。
設(shè)反應(yīng)消耗的銅、Fe^3＋的物質(zhì)的量為a、b
Cu＋2Fe^3＋===Cu^2＋＋2Fe^2＋  
1     2      1
a     b    0.01mol
    a=0.01mol； b=0.02mol
則溶解銅的質(zhì)量m=n·M=0.01mol×64g/mol="0.064g" ；原溶液中Fe^3＋的濃度，根據(jù)溶液中正負電荷守恒，可得
c(H⁺)+3c(Fe^3＋)=2c(SO)，則SO的濃度
(3)此題主要考查電化學(xué)基礎(chǔ)，對于電極材料的選擇，必須能夠?qū)щ姟Ｓ蓤D中電子的移動方向X流向Y，而負極失去電子，故X為負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故其電極材料為銅棒，發(fā)生的反應(yīng)為Cu－2e^－===Cu^2＋；其正極材料為碳棒或石墨，發(fā)生反應(yīng)為：2Fe^3＋＋2e^－===2Fe^2＋。
試題點評：本題結(jié)合離子反應(yīng)綜合考查了電化學(xué)基礎(chǔ)以及離子濃度的相關(guān)計算，屬于中等難度的題目。解題的關(guān)鍵在于熟練的掌握基本的知識點，如“溶液中正負電荷總數(shù)相等”、“原電池中，負極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)；正極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)”、“原電池中電子由負極經(jīng)導(dǎo)線流向正極”。