Question

銅在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的用途。

（1）配制CuSO4溶液時(shí)需加入少量稀H2SO4，其原因是 （只寫離子方程式）。

（2）某同學(xué)利用制得的CuSO4溶液，進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)探究。

①圖甲是根據(jù)反應(yīng)Fe+CuSO4=Cu+FeSO4設(shè)計(jì)的原電池，請(qǐng)?jiān)趫D甲中的橫線上完成標(biāo)注。

②圖乙中，I是甲烷燃料電池的示意圖，該同學(xué)想在II中實(shí)現(xiàn)鐵上鍍銅，則應(yīng)在a處通入 (填“CH4”或“O2”)，b處電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為 ；若把II中電極均換為惰性電極，電解液換為含有0.1molNaCl溶液400mL，當(dāng)陽(yáng)極產(chǎn)生的氣體為448mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)時(shí)，溶液的pH= （假設(shè)溶液體積變化忽略不計(jì))。

（3）電池生產(chǎn)工業(yè)廢水中常含有毒的Cu2+等重金屬離子，常用FeS等難溶物質(zhì)作為沉淀劑除去[室溫下Ksp(FeS)＝6.3×10－18mol2·L－2，Ksp(CuS)＝1.3×10－36mol2·L－2]。請(qǐng)結(jié)合離子方程式說(shuō)明上述除雜的原理：當(dāng)把FeS加入工業(yè)廢水中后， 直至FeS全部轉(zhuǎn)化為CuS沉淀，從而除去溶液中Cu2+。

Answer 1

（1）Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+（2分）；（2）①（見圖，共4分,標(biāo)對(duì)1個(gè)2分）

②CH4（2分） O2+4e-+2H2O＝4OH-（2分）13（2分）；

（3）（2分）Cu2+與S 2-生成了溶度積更小的CuS沉淀[1分]，使溶解平衡：FeS(s)Fe 2+(aq)+ S 2-(aq)向右移動(dòng) [1分]。[或用平衡FeS(s)+Cu2+(aq)= CuS(s)+ Fe 2+(aq)解釋]

【解析】

試題分析：（1）硫酸銅溶于水，銅離子水解生成氫氧化銅和硫酸，所以配制CuSO4溶液時(shí)需加入少量稀H2SO4防止銅離子水解，水解方程式為Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+。

（2）①根據(jù)反應(yīng)Fe+CuSO4＝Cu+FeSO4可知鐵是還原劑失去電子，銅離子得到電子，所以要設(shè)計(jì)為原電池鐵是負(fù)極，銅可以作正極，如圖所示。

②圖乙中，I是甲烷燃料電池的示意圖，該同學(xué)想在II中實(shí)現(xiàn)鐵上鍍銅，則鐵是陰極，銅是陽(yáng)極，因此通入氣體a的電極是陰極，則應(yīng)在a處通入甲烷。b處通入空氣或氧氣，作正極，因此電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O＝4OH-；若把II中電極均換為惰性電極，電解液換為含有0.1molNaCl溶液400mL，則電解氯化鈉溶液，陰極氫離子放電產(chǎn)生氫氣，陽(yáng)極氯離子放電產(chǎn)生氯氣。當(dāng)陽(yáng)極產(chǎn)生的氣體為448mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)時(shí)，氯氣的物質(zhì)的量是0.448L÷22.4L/mol＝0.02mol，所以根據(jù)方程式2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑可知生成的氫氧化鈉是0.04mol，濃度是0.04mol÷0.4L＝0.1mol/L，所以溶液的pH＝13。

（3）硫化銅的溶度積常數(shù)小于氯化亞鐵的溶度積常數(shù)，Cu2+與S 2-生成了溶度積更小的CuS沉淀，使溶解平衡：FeS(s)Fe 2+(aq)+ S 2-(aq)向右移動(dòng)，從而除去溶液中Cu2+。

考點(diǎn)：考查鹽類水解、溶解平衡以及電化學(xué)原理的應(yīng)用