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如圖1為細菌冶銅和火法冶锎的主要流程.

(1)硫酸銅溶液一般呈
 
(填“酸”、“堿”或“中”)性,原因是
 

(用離子方程式表示).寫出電解硫酸銅溶液的化學方程式:
 
(電解過程中,始終無氫氣產生).
(2)細菌冶金又稱微生物浸礦,是近代濕法冶金工業上的一種新工藝.細菌冶銅與火法冶銅相比,優點為
 
(寫出一點即可).
(3)用惰性電極分別電解濃的氯化銅溶液和硫酸銅溶液.電解濃的氯化銅溶液時發現 陰極有金屬銅生成,同時陰極附近會出現棕褐色溶液.而電解硫酸銅溶液時,沒有棕褐色溶液生成.如圖2是關于棕褐色溶液成分的探究
①有同學認為,陰極附近出現的棕褐色溶液是氯氣反應的結果,你認為他的猜測是 否正確?
 
(填“正確”或“不正確“),原因是
 

資料1:一般具有混合價態(指化合物中同一元素存在兩種不同的化合價,如Fe3O4中的 Fe元索)的物質的顏色比單一價態的物質的顏色要深. 
資料2:CuCl微溶于水,能溶于濃鹽酸.
②猜想:棕褐色溶液中可能含冇的離子是
 
(填3種主要離子符號).
③驗證猜想:完成實驗方案(配制棕褐色溶液).
取少量
 
固體于試管中,加入
 
使其溶解,再加入
 
溶液,觀察現象.
④已知電解前,U形管中加入了 100 mLO.5mol.L-1 CuCl2溶液,電解結朿時電路中一共轉移了0.03mol電子,且陰極生成0.64g銅,則形成的低價陽離子的物質的量為
 
mol.
考點:金屬冶煉的一般原理,電解原理
專題:電化學專題,元素及其化合物
分析:(1)硫酸銅為強酸弱堿鹽,水解呈酸性,惰性電極電解一定量的硫酸銅溶液,陰極,發生Cu2++2e-═Cu,陽極,溶液中的氫氧根離子放電,4OH--4e-═H2O+O2↑;
(2)從能源及操作等方面來考慮細菌冶銅的優點;
(3)用惰性電極電解氯化銅溶液,第一階段:陽極發生氧化反應:2Cl--2e-=Cl2↑,陰極發生還原反應:Cu2++2e-=Cu,第二階段:2H2O
 電解 
.
 
2H2↑+O2↑;電解硫酸銅溶液時第一階段:2CuSO4+2H2O
 電解 
.
 
2Cu↓+O2↑+2H2SO4,第二階段:2H2O
 電解 
.
 
2H2↑+O2↑,
①電解濃的氯化銅溶液,第二階段電解水,陰極還會產生氫氣,陰極不可能生成氯氣;
②根據混合價態的物質的顏色比單一價態的物質的顏色深、CuCl微溶于水,能溶于濃鹽酸分析解答;
③根據CuCl、CuCl2的性質分析解答;
④利用電子守恒法解答,生成0.64g銅轉移0.02mol電子,還有0.01mol電子為+2價銅離子得電子生成+1價的銅離子,據此分析解答;
解答: 解:(1)硫酸銅為強酸弱堿鹽,水解Cu2++2H2O?Cu(OH)2+2H+呈酸性,用惰性電極電解硫酸銅溶液,電解過程中,始終無氫氣產生,則陰極發生Cu2++2e-═Cu,陽極氫氧根離子放電,4OH--4e-═H2O+O2↑,總反應為:2CuSO4+2H2O
 電解 
.
 
2Cu↓+O2↑+2H2SO4
故答案為:酸;Cu2++2H2O?Cu(OH)2+2H+;2CuSO4+2H2O
 電解 
.
 
2Cu↓+O2↑+2H2SO4
(2)濕法煉銅需在溶液中進行,相比濕法煉銅,細菌冶銅,在常溫下用生物冶銅,節約能源、環保、設備簡單、操作方便;工藝條件易控制、投資少、成本低,適宜處理爐渣,
故答案為:節約能源、環保、設備簡單、操作方便;工藝條件易控制、投資少、成本低;適宜處理爐渣;
(3)用惰性電極電解氯化銅溶液,第一階段:陽極發生氧化反應:2Cl--2e-=Cl2↑,陰極發生還原反應:Cu2++2e-=Cu,第二階段:2H2O
 電解 
.
 
2H2↑+O2↑;電解硫酸銅溶液時第一階段:2CuSO4+2H2O
 電解 
.
 
2Cu↓+O2↑+2H2SO4,第二階段:2H2O
 電解 
.
 
2H2↑+O2↑,
①用惰性電極電解氯化銅溶液,電解過程中陽離子向陰極移動,所以陰極:第一階段:Cu2++2e-=Cu,第二階段:2H++2e-=H2↑,陰極不可能生成氯氣,所以陰極附近會出現棕褐色溶液,并不是氯氣反應的結果,
故答案為:不正確;陰極不會產生氯氣;
②根據題干信息,混合價態的物質的顏色比單一價態的物質的顏色深,銅有Cu2+、Cu+的離子,所以棕褐色溶液中可能含有的離子是Cu2+、Cu+,溶液中還可能存在陰離子Cl-
故答案為:Cu2+、Cu+、Cl-
③為了驗證溶液中是否存在Cu2+、Cu+,可通過對照試驗進行驗證,取少量氯化亞銅,固體于試管中,加入濃鹽酸使其溶解,再加入氯化銅溶液,觀察現象,
故答案為:氯化亞銅;濃鹽酸;氯化銅;
④100mL 0.5mol?L-1 CuCl2溶液中含0.05molCuCl2,Cu2++2e-=Cu,生成0.64g銅轉移0.02mol電子,電解結朿時電路中一共轉移了0.03mol電子,根據題干信息,混合價態的物質的顏色比單一價態的物質的顏色深,所以還有0.01mol電子為+2價銅離子得電子生成+1價的銅離子,Cu2++e-=Cu+,則形成的低價陽離子的物質的量為0.01mol,
故答案為:0.01;
點評:本題是實驗探究題,考查電解池以及相關元素化合物知識,為高頻考點,側重于學生的分析能力的考查,注意把握氧化還原知識以及電子守恒的計算,題目難度中等.
練習冊系列答案
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,實驗結束時,應先熄滅
 
處的酒精燈.

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(2)過濾;
(3)滴加AgNO3溶液;
(4)滴加Ba(NO32溶液.
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B、(4)(2)(3)(2)(1)
C、(1)(2)(3)(2)(4)
D、(4)(2)(1)(2)(3)

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