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100 mL稀硫酸和硫酸铁的混合液中，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(SO)＝______mol/L.
(3)若欲在如图所示的装置中发生(1)中的反应，请判断图中的正、负极，并选出适当的物质作电极，写出电极反应式，填在相应的表格中.

	正、负极判断	电极材料	电极反应式
X极
Y极

Answer 1

(1)Cu＋2Fe^3＋===Cu^2＋＋2Fe^2＋
(2)0.64　0.5
(3)

	正、负极判断	电极材料	电极反应式
X极	负极	铜	Cu－2e－===Cu2＋
Y极	正极	碳	2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋

考查知识点：离子反应；电化学基础；
解答过程：(1)混合液中存在H₂SO₄和Fe₂(SO₄)₃，铜为不活泼金属，不与H₂SO₄反应；但Fe3+具有氧化性，可将铜单质氧化为铜离子：Cu＋2Fe^3＋===Cu^2＋＋2Fe^2＋ 。
(2)pH＝1，则c(H⁺)=0.1mol/L；则c(Cu^2＋)=c(H⁺)=0.1mol/L;则反应生成的铜离子的物质的量为n(Cu^2＋)=0.1mol/L×100×10^—3L="0.01mol" 。
设反应消耗的铜、Fe^3＋的物质的量为a、b
Cu＋2Fe^3＋===Cu^2＋＋2Fe^2＋  
1     2      1
a     b    0.01mol
    a=0.01mol； b=0.02mol
则溶解铜的质量m=n·M=0.01mol×64g/mol="0.064g" ；原溶液中Fe^3＋的浓度，根据溶液中正负电荷守恒，可得
c(H⁺)+3c(Fe^3＋)=2c(SO)，则SO的浓度
(3)此题主要考查电化学基础，对于电极材料的选择，必须能够导电。由图中电子的移动方向X流向Y，而负极失去电子，故X为负极，发生氧化反应，故其电极材料为铜棒，发生的反应为Cu－2e^－===Cu^2＋；其正极材料为碳棒或石墨，发生反应为：2Fe^3＋＋2e^－===2Fe^2＋。
试题点评：本题结合离子反应综合考查了电化学基础以及离子浓度的相关计算，属于中等难度的题目。解题的关键在于熟练的掌握基本的知识点，如“溶液中正负电荷总数相等”、“原电池中，负极失去电子，发生氧化反应；正极得到电子，发生还原反应”、“原电池中电子由负极经导线流向正极”。