Question

（14分）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溶液中，铜片完全溶解。

（1）写出铜溶于上述混合溶液的离子方程式                 。

（2）若在如图Ⅰ所示的装置中发生（1）中的反应，

则X极是     （“正极”或“负极”），电极反应式是     

（3）铜完全溶解时，所得溶液中Fe^3＋、Cu^2＋、H^＋三种阳离子的浓度均为0.2 mol/L（假设溶液体积不变），若用电解方法回收铜，装置如图Ⅱ所示。

①电解开始阶段，阳极的电极反应式为               ，阴极的电极反应式为                   。

②判断溶液中的Cu²⁺已完全析出的现象是                   。当Cu²⁺恰好完全析出时，转移电子的物质的量             。

Answer

（1）Cu＋2Fe3＋== Cu2＋＋2Fe2＋

（2）负极 Cu－2e－== Cu2＋

（3）① 4OH-－4e－== O2↑+2H2O或2H2O－4e－== O2↑+4H+

4Fe3+ + 4 e－==4Fe2+

②阴极（或铜电极）表面开始有气泡生成 0.06 mol

【解析】

试题分析：（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+；（2）若在如图Ⅰ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石墨作正极，所以X电极是负极，电极反应式为：Cu-2e-═Cu2+。（3）① 阴离子在阳极失电子，根据离子放点顺序知：4OH-－4e－== O2↑+2H2O ，阴极上阳离子得电子，得电子能力Fe3+>Cu2＋>H＋，所以4Fe3+ + 4 e－==4Fe2+；② Fe3+反应完再Cu2＋放电，最后H＋，所以溶液中的Cu2+已完全析出的现象是铜电极表面开始有气泡生成。n(Fe3+)=0.02mol,n(Cu2＋)=0.02mol,据4Fe3+ + 4 e－==4Fe2+，2Cu2++ 4 e－==2 Cu可知当Cu2+恰好完全析出时，转移电子的物质的量为0.06 mol。

考点：考查氧化还原反应和原电池原理。