Question

【題目】鋁、鐵、銅是應用最普遍的金屬。

（1）銅是印刷電路工業的重要材料。用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷電路板金屬粉末中的銅，是工業上采用的方法之一。已知：

Cu(s) + 2H+(aq) == Cu2+(aq) + H2(g) △H= +64.39kJ/mol

2H2O2(l) == 2H2O(l) + O2 (g) △H= ﹣196.46kJ/mol

H2(g) +1/2 O2 (g)== H2O(l) △H= ﹣285.84kJ/mol

在H2SO4溶液中Cu和H2O2反應生成Cu2+和H2O的熱化學方程式為______

（2）鎂鋁合金生活中應用廣泛。取樣品a克，溶于200mL5mol/L的HCl溶液，收集到標況下氫氣3.36L，a的取值范圍_____，向反應后溶液中加入4mol/L NaOH溶液____mL，沉淀質量達到最大值。

（3）標準狀況下，鐵銅合金ag加入足量稀硝酸中，收集了一定量氣體NO，在混合了67.2mLO2后，可完全被H2O吸收，無氣體剩余。則生成的NO為_________mL；向反應后溶液加足量的NaOH溶液，得到沉淀的質量____________ g。（用含a的代數式表示）

（4）如圖所示，A，F為石墨電極，B，E為鐵片電極。按要求回答下列問題。

①打開K2，閉合K1，B為____極， A的電極反應式為：_________________________。

②打開K1，閉合K2，E為_____極，F極的電極反應式為：______________________ 。

Answer 1

【答案】Cu(s) +2H+ (aq) + H2O2(l) = Cu2+(aq) + 2H2O(l) △H= -319.68 kJ/mol 2.7＜a＜3.6 250 89.6 a+0.204 負 O2＋4e－＋2H2O=4OH－ 陰 2Cl－－2e－=Cl2↑

【解析】

(1)依據熱化學方程式和蓋斯定律分析解答；

(2)根據極限法求出極限點，當氫氣的量一定時，合金全為Mg時合金質量最大，當合金全為Al時合金質量最小；當沉淀質量達到最大值時，溶液中只有氯化鈉溶質，據此分析計算；

(3)根據方程式4NO + 3O2 + 2H2O =4HNO3，求出反應生成的NO的量；向反應后溶液加足量的NaOH溶液，反應后，體系中含有硝酸鈉和氫氧化鈉溶液，氫氧化鐵和氫氧化銅沉淀，結合的氫氧根離子的物質的量與反應過程中轉移的電子相等，據此分析計算沉淀的質量；

(4)①當打開K2，閉合K1時，鐵片、石墨和NaCl溶液構成原電池，據此分析解答；②當打開K1，閉合K2時，鐵片、石墨和NaCl溶液構成電解池，據此分析解答。

(1)①Cu(s)+2H+(aq)=Cu2+(aq)+H2(g)△H=+64.39kJ/mol，②2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g) △H=-196.46kJ/mol，③H2(g)+ O2(g)=H2O(l) △H=-285.84kJ/mol，依據蓋斯定律①+②+③得到：Cu(s)+H2O2(l)+2H+(aq)=Cu2+(aq)+2H2O(l) △H=(+64.39kJ/mol)+(-196.46kJ/mol)×+(-285.84kJ/mol)=-319.6kJ/mol，故答案為：Cu(s)+H2O2(l)+2H+(aq)=Cu2+(aq)+2H2O(l) △H=-319.6kJ/mol；

(2)標況下3.36L氫氣物質的量為=0.15mol，則反應的氫離子的物質的量為0.15×2=0.3mol，HCl溶液中HCl物質的量為0.2L×5mol/L=1mol，則鹽酸未完全反應。根據Mg和Al與鹽酸的反應可知，當氫氣的量一定時，合金全為Mg時合金質量最大，全為Al時合金質量最小，

Mg～～～～H2

0.15mol 0.15mol

2Al～～～～3H2

0.1mol 0.15mol

兩種狀況下合金的質量分別為：Mg：0.15mol×24g/mol=3.6g，Al：0.1mol×24g/mol=2.7g，即a的取值范圍為2.7＜a＜3.6；向反應后溶液中加入4mol/L NaOH溶液，當沉淀質量達到最大值時，溶液中只有氯化鈉溶質，則氫氧化鈉與鹽酸的物質的量相等，因此V(NaOH)==0.25L=250mL，故答案為：2.7＜a＜3.6；250；

(3)標準狀況下，67.2mLO2的物質的量==0.003mol，根據方程式4NO + 3O2 + 2H2O =4HNO3，反應生成的NO的物質的量為0.004mol，在標準狀況下的體積=0.004mol×22.4L/mol=0.0896L=89.6mL；向反應后溶液加足量的NaOH溶液，反應后，體系中含有硝酸鈉和氫氧化鈉溶液，氫氧化鐵和氫氧化銅沉淀，結合的氫氧根離子的物質的量與反應過程中轉移的電子相等，則n(OH-)=3n(NO)=3×0.004mol=0.012mol，因此沉淀的質量=ag+0.012mol×17g/mol=(a+0.204)g，故答案為：89.6；a+0.204；

(4)①當打開K2，閉合K1時，鐵片、石墨和NaCl溶液構成原電池，負極為鐵，電極反應式為：Fe-2e-═Fe2+，正極為石墨，電極反應式為：O2+4e-+2H2O═4OH-，由于Fe2++2OH-═Fe(OH)2↓，4Fe(OH)2+O2+2H2O═4Fe(OH)3，故答案為：負；O2+4e-+2H2O═4OH-；

②當打開K1，閉合K2時，鐵片、石墨和NaCl溶液構成電解池，陰極為鐵，電極反應式為：2H++2e-═H2↑，陽極為石墨，電極反應式為：2Cl--2e-═Cl2↑，故答案為：陰；2Cl--2e-═Cl2↑。