Question

金属铜不溶于稀硫酸，但可溶于铁盐溶液。现将一定量的铜片加入到100 mL稀硫酸和硫酸铁的混合溶液中，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溶液的离子方程式_______________________________________。
（2）若铜完全溶解时，溶液中的Fe^3＋、Cu^2＋、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(SO₄^2—)＝__________mol/L。
（3）若欲在如图所示的装置中发生（1）中的反应，则：X极是                （正、负极），电极反应式                         。Y极的材料是                       ，电极反应式                         。

Answer 1

（1）Cu＋2Fe^3＋=Cu^2＋＋2Fe^2＋（2分）
（2） 0.64（2分）  0.3（2分）
（3）负极，Cu－2e^－=Cu^2＋    碳（石墨、金、铂、银）, 2Fe^3＋＋2e^－=2Fe^2＋（各1分）

解析试题分析：（1）铜和铁离子反应生成亚铁离子和铜离子，离子反应方程式为：Cu+2Fe³⁺═Cu²⁺+2Fe²⁺，故答案为：Cu+2Fe³⁺═Cu²⁺+2Fe²⁺；
（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c（H⁺）=c（Cu²⁺）=0.1mol/L，根据原子守恒得m（Cu）=CVM=0.1mol/L×0.1L×64g/mol=0.64g，根据电荷守恒得2c（SO₄^2-）=c（H⁺）+2c（Cu²⁺）+3c（Fe³⁺）=6c（H⁺）=0.6mol/L，c（SO₄^2-）=0.3mol/L，故答案为：0.64，0.3mol/L；
（3）若欲在如图所示的装置中发生（1）中的反应，则铜电极是负极，不如铜活泼的金属或导电的非金属作正极，所以X电极是负极，负极上电极反应式为：Cu-2e^-═Cu²⁺，碳（石墨、金、铂、银）作正极，正极上铁离子得电子发生还原反应，电极反应式为：2Fe³⁺+2e^-═2Fe²⁺，故答案为：负极，Cu-2e^-═Cu²⁺，碳（石墨、金、铂、银），2Fe³⁺+2e^-═2Fe²⁺。
考点：本题考查的是氧化还原反应和原电池的基础知识。