Question

铜与稀硫酸不反应，某校实验小组的同学在老师的指导下设计了下列装置，实现了铜与稀硫酸的反应。请回答下列问题：

(1)甲同学认为在通入空气的同时，将开关K与______(填“a”或“b”)连接，即可实现。则此时石墨电极的反应式为__________________，电池的总反应式为________________________。电池工作时，H＋向________(填“C”或“Cu”)极移动。

(2)乙同学认为，不通入空气，将K与______(填“a”或“b”)连接，也可以实现。则Cu极的电极反应式为________________________，总反应的离子方程式为________________________。若标准状况下产生2.24 L气体，则电路中转移的电子为______mol。

(3)丙同学认为还可以用如图所示装置模拟工业上电镀铜。他认为只要将C换成Fe(Cu足量)，并将乙同学的实验持续足够长时间，即可实现在Fe上镀Cu。你认为他的想法______(填“正确”或“不正确”)，理由是______________。这种方法得到的铜镀层______(填“牢固”或“不牢固”)，理由是________________________。

Answer 1

答案　(1)a　O2＋4H＋＋4e－===2H2O

2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O　C

(2)b　Cu－2e－===Cu2＋

Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑　0.2

(3)正确　阴、阳极及电解质溶液都符合电镀的要求　不牢固　在电镀过程中会有氢气生成，导致镀层中有气泡

解析　(1)通入空气，即用氧气作氧化剂，将铜氧化，故应通过原电池实现，则应将K与a相连，此时Cu为负极，发生反应：Cu－2e－===Cu2＋；C为正极，发生反应：O2＋4H＋＋4e－===2H2O，总反应式为2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O。电池工作时，H＋向正极(即C极)移动。(2)不通入空气，没有氧化剂，此时要实现Cu被氧化成Cu2＋，必须通过电解实现，故应将K与b相连。Cu为阳极，发生反应Cu－2e－===Cu2＋；C为阴极，发生反应2H＋＋2e－===H2↑，总反应的离子方程式为Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑。标准状况下产生2.24 L气体，即0.1 mol，转移的电子为0.2 mol。(3)电解足够长时间后，溶液中的H＋完全放电，此时溶液变为CuSO4溶液，Cu作阳极，Fe作阴极，符合电镀原理，可实现电镀。但由于溶液电解过程中，Cu2＋的放电能力强于H＋的，故实际上H＋没有完全放电时即开始电镀，此时可能会同时有H2生成，使形成的铜镀层中有气泡而不牢固。