Question

（14分）金屬銅不溶于稀硫酸，可溶于鐵鹽溶液生成銅鹽與亞鐵鹽�，F(xiàn)將一定量的銅片加入到100 mL稀硫酸和硫酸鐵的混合溶液中，銅片完全溶解。

（1）寫出銅溶于上述混合溶液的離子方程式 。

（2）若在如圖Ⅰ所示的裝置中發(fā)生（1）中的反應(yīng)，

則X極是 （“正極”或“負(fù)極”），電極反應(yīng)式是

（3）銅完全溶解時(shí)，所得溶液中Fe3＋、Cu2＋、H＋三種陽離子的濃度均為0.2 mol/L（假設(shè)溶液體積不變），若用電解方法回收銅，裝置如圖Ⅱ所示。

①電解開始階段，陽極的電極反應(yīng)式為 ，陰極的電極反應(yīng)式為 。

②判斷溶液中的Cu2+已完全析出的現(xiàn)象是 。當(dāng)Cu2+恰好完全析出時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量 。

Answer 1

（1）Cu＋2Fe3＋== Cu2＋＋2Fe2＋

（2）負(fù)極 Cu－2e－== Cu2＋

（3）① 4OH-－4e－== O2↑+2H2O或2H2O－4e－== O2↑+4H+

4Fe3+ + 4 e－==4Fe2+

②陰極（或銅電極）表面開始有氣泡生成 0.06 mol

【解析】

試題分析：（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+；（2）若在如圖Ⅰ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石墨作正極，所以X電極是負(fù)極，電極反應(yīng)式為：Cu-2e-═Cu2+。（3）① 陰離子在陽極失電子，根據(jù)離子放點(diǎn)順序知：4OH-－4e－== O2↑+2H2O ，陰極上陽離子得電子，得電子能力Fe3+>Cu2＋>H＋，所以4Fe3+ + 4 e－==4Fe2+；② Fe3+反應(yīng)完再Cu2＋放電，最后H＋，所以溶液中的Cu2+已完全析出的現(xiàn)象是銅電極表面開始有氣泡生成。n(Fe3+)=0.02mol,n(Cu2＋)=0.02mol,據(jù)4Fe3+ + 4 e－==4Fe2+，2Cu2++ 4 e－==2 Cu可知當(dāng)Cu2+恰好完全析出時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.06 mol。

考點(diǎn)：考查氧化還原反應(yīng)和原電池原理。