Question

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100mL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，则X极是______（正、负极），电极反应式______．Y极的材料名称是______，电极反应式______．

Answer 1

【答案】分析：（1）铜和铁离子反应生成亚铁离子和铜离子；
（2）根据原子守恒计算铜的质量；根据电荷守恒计算硫酸根离子浓度；
（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，负极上失电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应．
解答：解：（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⁺．
点评：本题考查原电池原理、物质的量的有关计算等知识点，根据原电池的构成条件、电极反应及原子守恒、电荷守恒来分析解答即可，难度不大．