1、选择题 下列关于如图所示装置的叙述中正确的是
A.可将电能转化为化学能
B.铜是正极,铜片上有气泡产生
C.电流从锌片经导线流向铜片
D.氢离子在锌片表面被还原
参考答案:B
本题解析:该装置为原子电池装置,原电池是将化学能转化为电能的装置,工作的过程中,活泼的金属为负极,失去电子,发生氧化反应;不活泼金属或能导电的材料为正极,是电子流入的一极,发生还原反应;
A错,原电池是化学能转化为电能的装置;B正确,铜比锌不活泼为正极,溶液中的氢离子在铜表面得到电子生成氢气;C错,电流的流向为正极向负极流动,即电流从铜片经导线流向锌片;D错,氢离子在铜表面被还原;
本题难度:简单
2、选择题 以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼,下列说法正确的是
A.电能全部转化为化学能
B.粗铜接电源正极,发生还原反应
C.溶液中Cu2+向阳极移动
D.利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属
参考答案:D
本题解析:粗铜的电解精炼,粗铜接电源正极,发生氧化反应,B错误;溶液中Cu2+向阴极移动,发生还原反应,C错误;电解精炼的过程中电能不能全部转化为化学能,小部分转化为热能。A错误。
本题难度:一般
3、选择题 按图甲装置进行实验,若图乙中横坐标X表示通过电极的电子的物质的量。下列叙述正确的是
[? ]
A.F表示反应生成Cu的物质的量
B.E表示反应消耗H2O的物质的量
C.E表示反应生成O2的物质的量
D.F表示反应生成H2SO4的物质的量
参考答案:B
本题解析:
本题难度:一般
4、填空题 (17分)铜在工农业生产中有着广泛的用途。
(1)配制CuSO4溶液时需加入少量稀H2SO4,其原因是 (只写离子方程式)。
(2)某同学利用制得的CuSO4溶液,进行以下实验探究。
①图甲是根据反应Fe+CuSO4=Cu+FeSO4设计成铁铜原电池,请图甲中的横线上完成标注。
②图乙中,I是甲烷燃料电池的示意图,该同学想在II中实现铁上镀铜,则应在a处通入 (填“CH4”或“O2”),b处电极上发生的电极反应式为 ==4OH-;
若把II中电极均换为惰性电极,电解液换为含有0.1molNaCl溶液400mL,当阳极产生的气体为448mL(标准状况下)时,溶液的pH= (假设溶液体积变化忽略不计)。
(3)电池生产工业废水中常含有毒的Cu2+等重金属离子,常用FeS等难溶物质作为沉淀剂除去[室温下Ksp(FeS)=6.3×10-18mol2·L-2,Ksp(CuS)=1.3×10-36mol2·L-2]。请结合离子方程式说明上述除杂的原理:当把FeS加入工业废水中后,直至FeS全部转化为CuS沉淀,从而除去溶液中Cu2+。
参考答案:(1)Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+
(2)①(见图)
②CH4 O2+4e-+2H2O 13
(3)存在溶解平衡:FeS(s) Fe 2+(aq)+ S 2-(aq),其中的Cu2+与S 2-生成了溶度积更小的CuS沉淀,使得上述溶解平衡继续向右移动。[或用平衡FeS(s)+Cu2+(aq)=" CuS(s)+" Fe 2+(aq)解释]
本题解析:(1)加入稀硫酸是为了抑制Cu2+的水解;(2)图乙在Fe上镀铜,所以Fe作阴极,则连接的为燃料电池的负极,应通入CH4,b极通入O2发生还原反应:O2+4e-+2H2O =4OH-;电解池中均为惰性电极时,阳极的电极反应式为:2Cl--2e-=Cl2↑ ,阴极反应式为:2H++2e-=H2 ↑ .由电极反应式计算消耗的H+为0.04mol,则生成的OH-为0.04mol,c(OH-)=0.1mol/L,则c(H+)=10-13mol/L,pH=13;(3)应用了难溶电解质的沉淀溶解平衡,溶液中存在溶解平衡:FeS(s) Fe 2+(aq)+ S 2-(aq),Cu2+与S 2-反应可生成溶度积更小的CuS沉淀,使得上述溶解平衡继续向右移动。
考点:盐类水解、原电池原理及计算、难溶电解质的沉淀溶解平衡。
本题难度:困难
5、填空题 电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔,制造印刷电路板。某工程师为了从废液中回收铜,重新获得FeCl3溶液,设计了下列实验步骤:
写出一个能证明还原性Fe比Cu强的离子方程式: 。
该反应在上图步骤 中发生。请根据上述反应设计一个原电池,在方框中画出简易装置图(标出电极名称、电极材料、电解质溶液)。
上述过程回收的铜是粗铜,为了获得更纯的铜必须进行电解精炼。写出电解精炼时阳极材料及主要的电极反应式 。
参考答案:Fe+Cu2+=Fe2++Cu ①
粗铜,Cu-2e-=Cu2+
本题解析:根据题干信息可知废液应为FeCl3、CuCl2、FeCl2的混合溶液,加入的试剂a为Fe,发生反应为:Fe+2Fe3+=3Fe2+、Fe+Cu2+=Cu+Fe2+,经①过滤后,滤渣是Fe与Cu的混合物,再加入过量的b(盐酸)发生反应:Fe+2HCl=FeCl2+H2↑,经②过滤后滤液主要是FeCl2溶液,将合并后的溶液中通入c(Cl2),发生主要反应为:2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-。Fe+Cu2+=Fe2++Cu可以证明Fe比Cu还原性强,该反应在步骤①中发生。将Fe+Cu2+=Fe2++Cu设计成原电池,Fe作负极,比Fe不活泼的Cu作正极即可,电解质溶液是含Cu2+的溶液。电解精炼铜时,粗铜作阳极,精铜作阴极。
本题难度:一般