Question

下圖為細菌冶銅和火法冶銅的主要流程。

(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。下面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有的離子是________(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________100mL0.5 mol . L^－1 CuCl₂溶液，電解結朿時電路中一共轉移了 0.03 mol電子，且陰極生成0. 64 g銅，則形成的低價陽離子的物質的量為________mol。

Answer 1

(1)酸（1分）；Cu²⁺+2H₂OCu(OH)₂+2H⁺(1分)；2CuSO₄+2H₂O2H₂SO₄+2Cu+O₂↑（2分）
(2)節約能源、環保、設備簡單、操作方便．工藝條什易控制、投資少、成本低(或適宜處理貧礦、廢礦、尾礦、爐渣等)(或其他合理答案)(2分)
(3)①不正確(1分)；陰極不會產生氯氣(2分)
②Cu²⁺、Cu⁺、Cl^-、[CuCl₂]^-(只要寫前三個即可)(2分)
③氯化亞銅；濃鹽酸；氯化銅(所加|式劑順序不對扣1分)(各1分)
④0.01(2分)

試題分析：該題分為兩部分，前一部分是課本上知識內容的應用，比較簡單，后一部分為對新現象的探究，有一定難度。探究題在解答的過程中要注意對新信息的收集和聯系課本已有知識，進行整合。在電解過程中陽離子向陰極移動，陰離子向陽極移動，故在陰極上不可能生成氯氣。根據新信息，多價態混合物質比單一物質顏色深，結合銅有+1、+2兩個價態，可以進行相關猜測；然后根據CuCl的性質（溶于濃HCl）進行設計方案，探究。計算可以根據守恒法：生成0.01molCu，得到0.02mol電子，還有0.03=0.02=0.01mol電子為Cu²⁺得到電子生成Cu⁺，故生成Cu⁺為0.01mol。