Question

【题目】铝、铁、铜是应用最普遍的金属。

（1）铜是印刷电路工业的重要材料。用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷电路板金属粉末中的铜，是工业上采用的方法之一。已知：

Cu(s) + 2H+(aq) == Cu2+(aq) + H2(g) △H= +64.39kJ/mol

2H2O2(l) == 2H2O(l) + O2 (g) △H= ﹣196.46kJ/mol

H2(g) +1/2 O2 (g)== H2O(l) △H= ﹣285.84kJ/mol

在H2SO4溶液中Cu和H2O2反应生成Cu2+和H2O的热化学方程式为______

（2）镁铝合金生活中应用广泛。取样品a克，溶于200mL5mol/L的HCl溶液，收集到标况下氢气3.36L，a的取值范围_____，向反应后溶液中加入4mol/L NaOH溶液____mL，沉淀质量达到最大值。

（3）标准状况下，铁铜合金ag加入足量稀硝酸中，收集了一定量气体NO，在混合了67.2mLO2后，可完全被H2O吸收，无气体剩余。则生成的NO为_________mL；向反应后溶液加足量的NaOH溶液，得到沉淀的质量____________ g。（用含a的代数式表示）

（4）如图所示，A，F为石墨电极，B，E为铁片电极。按要求回答下列问题。

①打开K2，闭合K1，B为____极， A的电极反应式为：_________________________。

②打开K1，闭合K2，E为_____极，F极的电极反应式为：______________________ 。

Answer 1

【答案】Cu(s) +2H+ (aq) + H2O2(l) = Cu2+(aq) + 2H2O(l) △H= -319.68 kJ/mol 2.7＜a＜3.6 250 89.6 a+0.204 负 O2＋4e－＋2H2O=4OH－ 阴 2Cl－－2e－=Cl2↑

【解析】

(1)依据热化学方程式和盖斯定律分析解答；

(2)根据极限法求出极限点，当氢气的量一定时，合金全为Mg时合金质量最大，当合金全为Al时合金质量最小；当沉淀质量达到最大值时，溶液中只有氯化钠溶质，据此分析计算；

(3)根据方程式4NO + 3O2 + 2H2O =4HNO3，求出反应生成的NO的量；向反应后溶液加足量的NaOH溶液，反应后，体系中含有硝酸钠和氢氧化钠溶液，氢氧化铁和氢氧化铜沉淀，结合的氢氧根离子的物质的量与反应过程中转移的电子相等，据此分析计算沉淀的质量；

(4)①当打开K2，闭合K1时，铁片、石墨和NaCl溶液构成原电池，据此分析解答；②当打开K1，闭合K2时，铁片、石墨和NaCl溶液构成电解池，据此分析解答。

(1)①Cu(s)+2H+(aq)=Cu2+(aq)+H2(g)△H=+64.39kJ/mol，②2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g) △H=-196.46kJ/mol，③H2(g)+ O2(g)=H2O(l) △H=-285.84kJ/mol，依据盖斯定律①+②+③得到：Cu(s)+H2O2(l)+2H+(aq)=Cu2+(aq)+2H2O(l) △H=(+64.39kJ/mol)+(-196.46kJ/mol)×+(-285.84kJ/mol)=-319.6kJ/mol，故答案为：Cu(s)+H2O2(l)+2H+(aq)=Cu2+(aq)+2H2O(l) △H=-319.6kJ/mol；

(2)标况下3.36L氢气物质的量为=0.15mol，则反应的氢离子的物质的量为0.15×2=0.3mol，HCl溶液中HCl物质的量为0.2L×5mol/L=1mol，则盐酸未完全反应。根据Mg和Al与盐酸的反应可知，当氢气的量一定时，合金全为Mg时合金质量最大，全为Al时合金质量最小，

Mg～～～～H2

0.15mol 0.15mol

2Al～～～～3H2

0.1mol 0.15mol

两种状况下合金的质量分别为：Mg：0.15mol×24g/mol=3.6g，Al：0.1mol×24g/mol=2.7g，即a的取值范围为2.7＜a＜3.6；向反应后溶液中加入4mol/L NaOH溶液，当沉淀质量达到最大值时，溶液中只有氯化钠溶质，则氢氧化钠与盐酸的物质的量相等，因此V(NaOH)==0.25L=250mL，故答案为：2.7＜a＜3.6；250；

(3)标准状况下，67.2mLO2的物质的量==0.003mol，根据方程式4NO + 3O2 + 2H2O =4HNO3，反应生成的NO的物质的量为0.004mol，在标准状况下的体积=0.004mol×22.4L/mol=0.0896L=89.6mL；向反应后溶液加足量的NaOH溶液，反应后，体系中含有硝酸钠和氢氧化钠溶液，氢氧化铁和氢氧化铜沉淀，结合的氢氧根离子的物质的量与反应过程中转移的电子相等，则n(OH-)=3n(NO)=3×0.004mol=0.012mol，因此沉淀的质量=ag+0.012mol×17g/mol=(a+0.204)g，故答案为：89.6；a+0.204；

(4)①当打开K2，闭合K1时，铁片、石墨和NaCl溶液构成原电池，负极为铁，电极反应式为：Fe-2e-═Fe2+，正极为石墨，电极反应式为：O2+4e-+2H2O═4OH-，由于Fe2++2OH-═Fe(OH)2↓，4Fe(OH)2+O2+2H2O═4Fe(OH)3，故答案为：负；O2+4e-+2H2O═4OH-；

②当打开K1，闭合K2时，铁片、石墨和NaCl溶液构成电解池，阴极为铁，电极反应式为：2H++2e-═H2↑，阳极为石墨，电极反应式为：2Cl--2e-═Cl2↑，故答案为：阴；2Cl--2e-═Cl2↑。