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^＋三種離子的物質的量濃度相等，且測得溶液的pH＝1，則溶解銅的質量是______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，請判斷圖中的正、負極，并選出適當的物質作電極，寫出電極反應式，填在相應的表格中.

	正、負極判斷	電極材料	電極反應式
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；電化學基礎；
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；但Fe3+具有氧化性，可將銅單質氧化為銅離子：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;則反應生成的銅離子的物質的量為n(Cu^2＋)=0.1mol/L×100×10^—3L="0.01mol" 。
設反應消耗的銅、Fe^3＋的物質的量為a、b
Cu＋2Fe^3＋===Cu^2＋＋2Fe^2＋  
1     2      1
a     b    0.01mol
    a=0.01mol； b=0.02mol
則溶解銅的質量m=n·M=0.01mol×64g/mol="0.064g" ；原溶液中Fe^3＋的濃度，根據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基礎，對于電極材料的選擇，必須能夠導電。由圖中電子的移動方向X流向Y，而負極失去電子，故X為負極，發(fā)生氧化反應，故其電極材料為銅棒，發(fā)生的反應為Cu－2e^－===Cu^2＋；其正極材料為碳棒或石墨，發(fā)生反應為：2Fe^3＋＋2e^－===2Fe^2＋。
試題點評：本題結合離子反應綜合考查了電化學基礎以及離子濃度的相關計算，屬于中等難度的題目。解題的關鍵在于熟練的掌握基本的知識點，如“溶液中正負電荷總數相等”、“原電池中，負極失去電子，發(fā)生氧化反應；正極得到電子，發(fā)生還原反應”、“原電池中電子由負極經導線流向正極”。