Question

6．實驗室可用Mg+CuCl₂═MgCl₂+Cu制備Cu，已知實驗結束后剩余溶液的體積是0.4L，其中c（Cu²⁺）=0.1mol•L^-1．反應后得到的金屬單質比加入的金屬單質多0.8g．回答下列問題：
（1）用雙線轎標明上述反應中的電子轉移數目和方向．Mg+CuCl₂═MgCl₂+Cu
（2）加人的金屬單質的物質的量是多少？
（3）生成的銅單質的質量是多少？
（4）實驗結束后剩余溶液中c（Mg²⁺）：c（Cu²⁺）是多少？

Answer 1

分析 （1）Mg+CuCl₂═MgCl₂+Cu中，Mg元素由0價升高到+2價，Cu元素由+2價降低到0，轉移2e^-，據此書寫用雙線轎標明上述反應中的電子轉移數目和方向；
（2）根據反應方程式Mg+CuCl₂═MgCl₂+Cu利用質量差法進行計算出加人的金屬單質的質量，根據n=$\frac{m}{M}$計算其物質的量；
（3）根據參加反應的鎂的物質的量計算生成的銅單質的質量；
（4）根據鎂原子守恒計算溶液中的鎂離子濃度，據此計算實驗結束后剩余溶液中c（Mg²⁺）：c（Cu²⁺）．

解答 解：（1）Mg+CuCl₂═MgCl₂+Cu中，該反應中，Mg元素由0價升高到+2價，化合價升高2，Cu元素化合價由+2價變?yōu)?價，化合價降低2，轉移電數為2e^-，電子轉移方和數目為：，
故答案為：；
（2）反應后得到的金屬單質比加入的金屬單質多0.8g．設加人的金屬單質的質量為m，
Mg+CuCl₂═MgCl₂+Cu       固體質量增加△m
24                             64        64-24=40
m                                       0.8g
$\frac{24}{40}=\frac{m}{0.8g}$，解得m=4.8g，其物質的量為n=$\frac{m}{M}$=$\frac{4.8g}{24g/mol}$=0.2mol，
故答案為：0.2mol；
（3）設生成的銅單質的質量是X，
Mg+CuCl₂═MgCl₂+Cu
1mol                       1mol
0.2mol                     $\frac{Xg}{64g/mol}$解得X=12.8g，
答：生成的銅單質的質量是12.8g；
（4）實驗結束后剩余溶液的體積是0.4L，根據（3）可知參加反應的鎂的物質的量為0.2mol，則實驗結束后剩余溶液中c（Mg²⁺）=$\frac{0.2mol}{0.4L}$=0.5mol/L，c（Cu²⁺）=0.1mol•L^-1．則剩余溶液中c（Mg²⁺）：c（Cu²⁺）=0.5：0.1=5：1，
故答案為：5：1．

點評 本題綜合化還原反應概念和物質的量的計算，為高考見題型，側重于學生的析能計算能力的考查，注意從元素化合價角度分析化還反應的概念和的性質，注意根據原子守恒進行物質的量的計算，題目難度中等．