Question

铜、铁及其化合物在工业、农业、科技和日常生活中有广泛应用。

（1）工业上利用辉铜矿（主要成分是Cu₂S）冶炼铜。为了测定辉铜矿样品的纯度，用酸性高锰酸钾溶液反应(已知1 molCu₂S失去10mol的电子)，写出该反应的离子方程式                             。

（2）工业上利用废铜屑、废酸（含硝酸、硫酸）为主要原料制备硫酸铜晶体。某含有c(HNO₃)=2 mol·L^—1，c(H₂SO₄)=4 mol·L^—1的废酸混合液100 mL（不含其它酸或氧化剂），最多能制备硫酸铜晶体（CuSO₄·5H₂O）的质量为               。

（3）现有一块含有铜绿的铜片（假设不含其它杂质）在空气中灼烧至完全反应，经测定，反应前后固体的质量相同。（已知：金属生锈率=）

①上述铜片中铜的生锈率为                 （结果保留2位有效数字）

②固态铜与适量氧气反应，能量变化如下图所示，写出固态铜与氧气反应生成1 mol固态氧化亚铜的热化学方程式                             。

（4）高铁酸盐在能源环保等领域有广泛用途，如高铁酸钾(K₂FeO₄) 因有强氧化性，能杀菌消毒，产生Fe(OH)₃有吸附性，是一种新型净水剂，用如下图所示的装置可以制取少量的高铁酸钾。

（已知爱迪生蓄电池的反应式为：）

①爱迪生蓄电池的负极材料是                      

②写出制取高铁酸钾阳极的电极反应式                      

③当生成19.8g的K₂FeO₄时，隔膜两侧电解液的质量变化差(△m_右一△m_左)为_              g。

Answer

（15分）

（1）Cu2S+2MnO4—+8H+ = 2Cu2+ + SO42—+2Mn2+ + 4H2O；

（2）75g；

（3）①2Cu（s）+O2（g）= Cu2O（s）△H= -kJ·mol—1；②34%；

（4）① Fe；②Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O；③ 5。

【解析】

试题分析：（1）辉铜矿（主要成分是Cu2S）冶炼铜，和酸性高锰酸钾溶液反应生成铜离子，硫酸根离子，高锰酸根离子被还原为锰离子，反应的离子方程式为：Cu2S+2MnO4-+8H+=2Cu2++SO42-+2Mn2++4H2O；故答案为：Cu2S+2MnO4-+8H+=2Cu2++SO42-+2Mn2++4H2O；

（2）某含有c（HNO3）=2mol•L-1，c（H2SO4）=4mol•L-1的废酸混合液100mL（不含其它酸或氧化剂），n（H+）=0.1L×2mol/L+0.1L×4mol/L×2=1mol，n（NO3-）=0.1L×2mol/L=0.2mol，n（SO42-）=0.1L×4mol/L=0.4mol，3Cu+8H++2NO3-=3Cu2++2NO↑+4H2O，依据定量关系可知硝酸根离子全部反应消耗氢离子0.8mol，铜0.3mol，所以生成硫酸铜晶体最多为0.3mol，最多能制备硫酸铜晶体（CuSO4•5H2O）的质量=0.3mol×250g/mol=75g；故答案为：75g；

（3）①依据图象分析书写热化学方程式：①2Cu（s）+O2（g）=2CuO（s）△H=-KJ/mol，②2Cu2O（s）+O2（g）=4CuO（s）△H=-bKJ/mol；依据盖斯定律计算（①×2-②）×得到2Cu（s）+O2（g）=Cu2O（s）△H=-（）kJ•mol-1；故答案为：2Cu（s）+O2（g）=Cu2O（s）△H=-（）kJ•mol-1；

②含有铜绿的铜片（假设不含其它杂质）在空气中灼烧至完全反应，经测定，反应前后固体的质量相同，说明反应的氧气质量和生成的二氧化碳、水蒸气的质量相同计算得到，设铜绿中铜物质的量为x，铜绿物质的量为y，

2Cu+O22CuO，

x 0.5x

Cu2（OH）2CO32CuO+CO2+H2O

y y y

0.5x×32=18y+44y

x：y=31：8

依据元素守恒计算，金属生锈率=×100%=×100% =×100%=34%；故答案为：34%。

（4）①放电时，铁作负极，碳棒作正极，所以放电时a是负极，b是正极；阳极上铁失电子和氢氧根离子反应生成高铁酸根离子和水，离子方程式为：Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O；故答案为：a；Fe-6e-+8OH-=FeO42-+4H2O；

②当生成19.8g的K2FeO4即0.1mol时，再根据阳极电极反应式可知转移电子为0.6mol，阴极（阴极反应为H2O得电子还原为H2和OH-）消耗0.6mol水，产生0.6molOH-进入阳极室，阴极室质量减少0.6×18g=10.8g；阳极室中增加0.1molFe（5.6g），同时有O.6molOH-（10.2g）进入阳极室，因此阳极室质量增加5.6g+10.2g=15.8g，故膜两侧电解液的质量变化差（△m右-△m左）=15.8g-10.8g=5.0g，故答案为：5.0。

考点：考查了铜及其化合物性质分析判断，化学方程式计算应用，沉淀转化原理的应用的相关知识。