Question

金屬銅不溶于稀硫酸，但可溶于鐵鹽溶液。現將一定量的銅片加入到100 mL稀硫酸和硫酸鐵的混合溶液中，銅片完全溶解（不考慮鹽的水解及溶液體積的變化）。
（1）寫出銅溶解于上述混合溶液的離子方程式_______________________________________。
（2）若銅完全溶解時，溶液中的Fe^3＋、Cu^2＋、H^＋三種離子的物質的量濃度相等，且測得溶液的pH＝1，則溶解銅的質量是_________g，溶液中的c(SO₄^2—)＝__________mol/L。
（3）若欲在如圖所示的裝置中發生（1）中的反應，則：X極是                （正、負極），電極反應式                         。Y極的材料是                       ，電極反應式                         。

Answer 1

（1）Cu＋2Fe^3＋=Cu^2＋＋2Fe^2＋（2分）
（2） 0.64（2分）  0.3（2分）
（3）負極，Cu－2e^－=Cu^2＋    碳（石墨、金、鉑、銀）, 2Fe^3＋＋2e^－=2Fe^2＋（各1分）

試題分析：（1）銅和鐵離子反應生成亞鐵離子和銅離子，離子反應方程式為：Cu+2Fe³⁺═Cu²⁺+2Fe²⁺，故答案為：Cu+2Fe³⁺═Cu²⁺+2Fe²⁺；
（2）若銅完全溶解時，溶液中的Fe³⁺、Cu²⁺、H⁺三種離子的物質的量濃度相等，且測得溶液的pH=1，則c（H⁺）=c（Cu²⁺）=0.1mol/L，根據原子守恒得m（Cu）=CVM=0.1mol/L×0.1L×64g/mol=0.64g，根據電荷守恒得2c（SO₄^2-）=c（H⁺）+2c（Cu²⁺）+3c（Fe³⁺）=6c（H⁺）=0.6mol/L，c（SO₄^2-）=0.3mol/L，故答案為：0.64，0.3mol/L；
（3）若欲在如圖所示的裝置中發生（1）中的反應，則銅電極是負極，不如銅活潑的金屬或導電的非金屬作正極，所以X電極是負極，負極上電極反應式為：Cu-2e^-═Cu²⁺，碳（石墨、金、鉑、銀）作正極，正極上鐵離子得電子發生還原反應，電極反應式為：2Fe³⁺+2e^-═2Fe²⁺，故答案為：負極，Cu-2e^-═Cu²⁺，碳（石墨、金、鉑、銀），2Fe³⁺+2e^-═2Fe²⁺。