Question

一道高中化学竞赛试题

最近我国有人报道，将0.1 mol L1的硫化钠溶液装进一只掏空洗净的鸡蛋壳里，将蛋壳开口朝上，部分浸入盛有0.1 mol L1的氯化铜溶液的烧杯中，在静置一周的过程中，蛋壳外表面逐渐出现金属铜，同时烧杯中的溶液渐渐褪色，并变得混浊。
2-1设此装置中发生的是铜离子和硫离子直接相遇的反应，已知φӨ(Cu2+/Cu)和φӨ(S/S2)分别为0.345 V和 0.476 V，nFEӨ ＝RTlnK，EӨ表示反应的标准电动势，n为该反应得失电子数。计算25oC下硫离子和铜离子反应得到铜的反应平衡常数，写出平衡常数表达式。

Answer 1

Cu2++S2 = Cu + S K = 5.82×1027； n = 2, lnK = 2x96485C mol1x(0.345+0.476)V/(8.314 J K1mol1x298.15K) （1 分）
3
代入计算式的数值因约化导致计算结果（K）值不同，K 值的指前因子在 5.606.93 范围内均得满分。 K = [Cu2+]1[S2-]1； 严格的表达式为 K =（[Cu2+]1[S2]1）X co2 （1 分） 2-2 金属铜和混浊现象均出现在蛋壳外，这意味着什么？ 硫离子可从蛋壳内通过蛋壳上的微孔向蛋壳外扩散并与铜离子反应生成铜和硫， 而铜离子不能通过蛋壳微 孔向蛋壳内扩散。 两个要点各 0.5 分。 （1 分） 2-3 该报道未提及硫离子与铜离子相遇时溶液的 pH。现设 pH = 6，写出反应的离子方程式。 Cu2+ + H2S = Cu + S + 2H+ 将方程式中的 H2S 写成 HS或 S2，即使方程配平了，均不得分。 2-4 请对此实验结果作一简短评论。 开放式。只要写出了有一定合理性的评论均可得分。 （1 分）

Answer 2

Cu2+ + S2- = Cu + S，n=2
ln K= 2 × 96485 C/mol × (0.345+0.476) V/8.314 J/(mol·K) × 298.15 K
求得 K = 5.82 ×10^27.

K=1/（[Cu2+] [S2-]）
严格的表达式应该用活度表示 K=c0 ^2 /（[Cu2+] [S2-]）

Answer 3

E=RTLnK/(nF)；
故有0.345-0.476=8.314×298×LnK/(2×96485)；
LnK=-0.131×2×96485/(8.314×298)=-10.2
K=3.7×10-5
K=1/([Cu2+][S2-])

Answer 4

10年的全国初赛题，我考过的，答案自己搜吧

Answer 5

第二十四届全国化学竞赛初赛题