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100mL稀硫酸和硫酸鐵的混合溶液中，銅片完全溶解（不考慮鹽的水解及溶液體積的變化）．
（1）寫(xiě)出銅溶解于上述混合溶液的離子方程式

Cu+2Fe³⁺═Cu²⁺+2Fe²⁺

．
（2）若銅完全溶解時(shí)，溶液中的Fe³⁺、Cu²⁺、H⁺三種離子的物質(zhì)的量濃度相等，且測(cè)得溶液的pH=1，則溶解銅的質(zhì)量是

0.64

g，溶液中的c（SO

2- 4

）=

0.3

mol/L．
（3）若欲在如圖所示的裝置中發(fā)生（1）中的反應(yīng)，則Y極的電極材料為

石墨

．

Answer 1

分析：（1）銅和鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子和銅離子；
（2）根據(jù)原子守恒計(jì)算銅的質(zhì)量；根據(jù)電荷守恒計(jì)算硫酸根離子濃度；
（3）若欲在如圖所示的裝置中發(fā)生（1）中的反應(yīng)，則銅電極是負(fù)極，不如銅活潑的金屬或?qū)щ姷姆墙饘僮髡龢O，負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)．

解答：解：（1）銅和鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子和銅離子，離子反應(yīng)方程式為：Cu+2Fe³⁺═Cu²⁺+2Fe²⁺，故答案為：Cu+2Fe³⁺═Cu²⁺+2Fe²⁺；
（2）若銅完全溶解時(shí)，溶液中的Fe³⁺、Cu²⁺、H⁺三種離子的物質(zhì)的量濃度相等，且測(cè)得溶液的pH=1，則c（H⁺）=c（Cu²⁺）=0.1mol/L，根據(jù)原子守恒得m（Cu）=cVM=0.1mol/L×0.1L×64g/mol=0.64g，
根據(jù)電荷守恒得2c（SO₄^2-）=c（H⁺）+2c（Cu²⁺）+3c（Fe³⁺）=6c（H⁺）=0.6mol/L，c（SO₄^2-）=0.3mol/L，
故答案為：0.64；0.3；
（3）若欲在如圖所示的裝置中發(fā)生（1）中的反應(yīng)，則銅電極是負(fù)極，不如銅活潑的金屬或?qū)щ姷姆墙饘僮髡龢O，所以X電極是負(fù)極，
負(fù)極上電極反應(yīng)式為：Cu-2e^-═Cu²⁺，碳（石墨、金、鉑、銀）作正極，正極上鐵離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：2Fe³⁺+2e^-═2Fe²⁺，
故答案為：石墨．

點(diǎn)評(píng)：本題考查原電池原理、物質(zhì)的量的有關(guān)計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，根據(jù)原電池的構(gòu)成條件、電極反應(yīng)及原子守恒、電荷守恒來(lái)分析解答即可，難度不大．