问题 填空题

金属铜不溶于稀硫酸,可溶于铁盐溶液生成铜盐与亚铁盐.现将一定量的铜片加入到100 mL稀硫酸和硫酸铁的混合液中,铜片完全溶解(不考虑盐的水解及溶液体积的变化)

(1)写出铜溶解于上述混合液的离子方程式____________________________.

(2)若铜完全溶解时,溶液中的Fe3、Cu2、H三种离子的物质的量浓度相等,且测得溶液的pH=1,则溶解铜的质量是______g,溶液中的c(SO)=______mol/L.

(3)若欲在如图所示的装置中发生(1)中的反应,请判断图中的正、负极,并选出适当的物质作电极,写出电极反应式,填在相应的表格中.

 正、负极判断电极材料电极反应式
X极   
Y极   

答案

(1)Cu+2Fe3===Cu2+2Fe2

(2)0.64 0.5

(3)

 正、负极判断电极材料电极反应式
X极负极Cu-2e===Cu2
Y极正极2Fe3+2e===2Fe2

考查知识点:离子反应;电化学基础;

解答过程:(1)混合液中存在H2SO4和Fe2(SO4)3,铜为不活泼金属,不与H2SO4反应;但Fe3+具有氧化性,可将铜单质氧化为铜离子:Cu+2Fe3===Cu2+2Fe2

(2)pH=1,则c(H+)=0.1mol/L;则c(Cu2)=c(H+)=0.1mol/L;则反应生成的铜离子的物质的量为n(Cu2)=0.1mol/L×100×10—3L="0.01mol" 。

设反应消耗的铜、Fe3的物质的量为a、b

Cu+2Fe3===Cu2+2Fe2  

1     2      1

a     b    0.01mol

    a=0.01mol; b=0.02mol

则溶解铜的质量m=n·M=0.01mol×64g/mol="0.064g" ;原溶液中Fe3的浓度,根据溶液中正负电荷守恒,可得

c(H+)+3c(Fe3)=2c(SO),则SO的浓度

(3)此题主要考查电化学基础,对于电极材料的选择,必须能够导电。由图中电子的移动方向X流向Y,而负极失去电子,故X为负极,发生氧化反应,故其电极材料为铜棒,发生的反应为Cu-2e===Cu2;其正极材料为碳棒或石墨,发生反应为:2Fe3+2e===2Fe2

试题点评:本题结合离子反应综合考查了电化学基础以及离子浓度的相关计算,属于中等难度的题目。解题的关键在于熟练的掌握基本的知识点,如“溶液中正负电荷总数相等”、“原电池中,负极失去电子,发生氧化反应;正极得到电子,发生还原反应”、“原电池中电子由负极经导线流向正极”。

单项选择题
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