Question

研究铜及其化合物具有十分重要意义．
（1）Cu₂S能与硝酸反应．与稀硝酸反应的化学方程式为3Cu₂S+16HNO₃═3Cu（NO₃）₂+3CuSO₄+10NO+8H₂O
反应中的还原剂是

 

，当有160gCu₂S反应时．转移的电子总数为

 

．
（2）铜不溶于稀硫酸．可溶于铁盐溶液，现将一定量的铜加入到200mL稀硫酸和硫酸铁的混合溶液中．铜溶解：
①铜溶于铁盐的离子方程式为

 

．
②某同学将该反应设计成如图装置．Y极的电极反应式为

 

．盐桥中阴离子移向

 

溶液．
（3）纳米Cu₂O是一种用途广泛的光电材料．以铜为电极，以氢氧化钠溶液为电解质溶液进行电解可制得Cu₂O，阳极的电极反应式为

 

．
（4）1.6000g CuSO₄?5H₂O晶体加热受热分解过程的样品质量随温度变化曲线如图2所示，270℃固体物质的化学式为

 

，将0.1mol CuSO₄?5H₂O配成100mL溶液，用惰性电极电解，当电解过程中转移0.3mol电子时，加入下列物质能恢复至原来浓度和pH的物质是（填序号）

 

．
a、CuO     b、Cu（OH）₄  c、CuSO₄ d、Cu₂（OH）₂CO₃

Answer 1

考点：铜金属及其重要化合物的主要性质,原电池和电解池的工作原理

专题：元素及其化合物

分析：（1）依据化学方程式中 元素化合价变化分析，元素化合价升高的失电子发生氧化反应，做还原剂，依据n=

m

M

计算物质的量结合元素化合价变化计算反应的电子转移；
（2）若欲在如图所示的装置中发生铜溶于铁盐的反应，依据电子流向，X做负极失电子发生氧化反应，铜电极是负极，不如铜活泼的金属或导电的非金属作正极，Y为负极，溶液中铁离子得到电子发生还原反应；依据电解质溶液中电荷守恒分析盐桥中阴离子移向方向；
（3）以铜为电极，以氢氧化钠溶液为电解质溶液进行电解可制得Cu₂O，阳极铜失电子在碱溶液中中生成氧化亚铜，结合电荷守恒书写电极反应；
（4）由图分析可知，CuSO₄?5H₂O受热到102℃时开始脱水分解，113℃时可得到较稳定的一种中间物，到258℃时才会继续分解．在258℃时失去的水的质量为1.600g-1.0240g=0.576g，根据相应的化学方程式即可确定此时固体物质的化学式；依据电解原理和电极反应分析判断生成产物，结合电子守恒计算，根据出什么加什么的原则判断加入物质恢复原浓度；

解答： 解：（1）3Cu₂S+16HNO₃═3Cu（NO₃）₂+3CuSO₄+10NO+8H₂O，反应中铜元素化合价+1价变化为+2价，硫元素化合价-2价变化为+6价，硝酸中氮元素化合价+5价变化为+2价，所以Cu₂S在反应中做还原剂，每3molCu₂S反应电子转移30mol，160gCu₂S物质的量=

160g

160g/mol

=1mol，则1molCu₂S反应电子转移10mol，电子数为6.02×10²⁴ ；
故答案为：Cu₂S，6.02×10²⁴ ；
（2）①铜溶于铁盐是亚铁离子和铜离子，反应的离子方程式为：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
故答案为：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
②若欲在如图所示的装置中发生铜溶于铁盐的反应，依据电子流向，X做负极失电子发生氧化反应，铜电极是负极，不如铜活泼的金属或导电的非金属作正极，Y为负极，溶液中铁离子得到电子发生还原反应，电极反应为；Fe³⁺+e^-=Fe²⁺，依据电解质溶液中电荷守恒分析，铜电极生成铜离子进入溶液中，盐桥中阴离子移向硫酸铜溶液；
故答案为：Fe³⁺+e^-=Fe²⁺，硫酸铜；
（3）纳米Cu₂O是一种用途广泛的光电材料．以铜为电极，以氢氧化钠溶液为电解质溶液进行电解可制得Cu₂O，阳极的电极反应式为：2Cu+2OH^--2e^-=Cu₂O+H₂O；
故答案为：2Cu+2OH^--2e^-=Cu₂O+H₂O；
（4）CuSO₄?5H₂O受热到102℃时开始脱水分解，113℃时可得到较稳定的一种中间物，到258℃时才会继续分解．在200℃时失去的水的质量为0.80g-0.57g=0.23g，
根据反应的化学方程式：
CuSO₄?5H₂O

△   .

CuSO₄?（5-n）H₂O+nH₂O
250                              18n
1.60g                           1.60g-1.024g=0.576g
解得n=5，
270℃时该固体物质的化学式为CuSO₄，
故答案为CuSO₄；
将0.1mol CuSO₄?5H₂O配成100mL溶液，溶液中铜离子物质的量0.1mol，用惰性电极电解，当电解过程中转移0.3mol电子时，
阳极电极反应：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑
          0.3mol  0.3mol
阴极电极反应：Cu²⁺+2e^-=Cu 
           0.1mol  0.2mol
            2H⁺+2e^-=H₂↑
        0.1mol  0.1mol 
电解过程为电解电解质为0.1mol硫酸铜溶液，电解0．，05mol水，铜硫酸铜和水物质的量之比为2：1，加入CuO，水不足，加入Cu（OH）₂，硫酸铜物质的量和水之比为1：2，不符合，加入硫酸铜只能恢复溶质，电解的水不能恢复，加入Cu₂（OH）₂CO₃ ，加入的硫酸铜和水物质的量为2：1，能恢复原溶液浓度；
加入下列物质能恢复至原来浓度和pH的物质为Cu₂（OH）₂CO₃ ；
故答案为：d；

点评：本题考查了铜及其化合物性质的分析判断，电解原理的分析应用，主要是原电池、电解池原理分析计算应用，掌握基础是关键，题目难度中等．