Question

(14分)金属铜具有良好的导电性和导热性，在电气和电子工业中应用广泛。请回答下列问题：

（1）资料显示：加热条件下氨气能够还原CuO得到金属铜。某同学用装置I和Ⅱ制取纯净干燥的氨气，装置I中应选用试剂______(供选用的试剂有：NH₄Cl固体、NH₄HCO₃固体)，试剂a最好选用__________，其作用是_________________________________________；装置III吸收尾气，如何检验所得溶液中数目最多的阳离子(只回答试剂名称和实验现象)_____________________。

（2）电解硫酸铜溶液也可得到金属铜。

①以黄铜矿(主要成份为CuFeS₂)为原料采用电解法可制取硫酸铜溶液。实验室用如图所示装置模拟其过程，阳极区稀硫酸的作用是溶解矿粉得到Cu²⁺、Fe²⁺、H₂S，硫酸铁的作用是氧化吸收H₂S，防止逸出造成污染。电解过程中，阳极区Fe³⁺的浓度基本保持不变，原因是(用电极反应式回答)______________，阴极上先有固体析出，然后又溶解，阴极区通入O₂的作用是(用离子方程式回答)__________________。

②用惰性电极电解一定浓度CuSO₄溶液制取金属铜，一段时间后停止通电，此时加入9．8gCu(OH)₂恰好能使电解质溶液恢复至初始状态，则该过程中阳极产生气体的体积为____________L(标准状况)。

Answer

（1）NH4HCO3(固体)；碱石灰；除去H2O和CO2；NaOH溶液、湿润的红色石蕊试纸、变蓝

（2）Fe2+－e－＝Fe3+；2Cu＋O2＋4H＋＝2Cu2＋＋2H2O；2.24

【解析】

试题分析：（1）装置I是固体加热制备氨气，由于氯化铵分解生成的氨气冷却后又会重新结合为氯化铵，而碳酸氢铵分解生成氨气、CO2和水，利用碱石灰除去CO2和水即可制备氨气，因此装置I中应选用试剂是碳酸氢铵；氨气溶于水生成一水合氨，一水合氨电离出铵根离子，因此溶液中阳离子最多的是铵根离子。铵根离子能与碱反应生成氨气，氨气是碱性气体，能使湿润的红色试纸变为蓝色，据此可以检验铵根离子；

（2）①铁离子能氧化H2S生成亚铁离子，但在阳极区溶液中的亚铁离子失去电子转化为铁离子，从而导致溶液中铁离子浓度基本保持不变，电极反应式为Fe2+－e－＝Fe3+；氧气具有强氧化性，在稀硫酸溶液中能与氧化析出的铜转化为硫酸铜，离子方程式为2Cu＋O2＋4H＋＝2Cu2＋＋2H2O；

②用惰性电极电解一定浓度CuSO4溶液制取金属铜，阳极始终是溶液中的氢氧根离子放电，而阴极先是溶液中的铜离子放电，然后是溶液中的氢离子放电。所以一段时间后停止通电，此时若加入9．8gCu(OH)2恰好能使电解质溶液恢复至初始状态，这说明阴极上氢离子也放电。9.8g氢氧化铜的物质的量是0.1mol，则根据氧原子守恒可知，阴极生成的氧气是0.1mol，在标准状况下的体积是2.24L。

考点：考查氨气制备、铵根离子检验以及电化学原理的应用