我们知道:将铜丝放入氯化亚铁溶液中它是不会发生反应的,可是将铜丝放入氯化铁溶液中,就可以看到铜能跟氯化铁发生如下反应:
Cu+2FeCl3=CuCl2+FeCl2,
反应现象:溶液由黄色变成蓝色(FeCl₂的浅绿色被掩盖)。
这个反应一般用来制作印刷电路板。
按照金属活动性顺序表,铁的活泼性比铜强,铜是不能从铁盐溶液中置换出铁的。
那么为什么铜能“溶”于氯化铁溶液呢?
在氯化铁中的Fe元素为+3价,由于三价铁离子不稳定,是强氧化性的,能和铜发生反应变成+2价亚铁,因三价铁离子的氧化性强于铜离子,铜离子氧化性强于亚铁离子。因此,铜能和氯化铁溶液反应,生成氯化亚铁和氯化铜,但不能置换出铁单质。
铜跟氯化铁的反应实质上是一个氧化还原反应,其中发生了电子转移。各种金属失去电子的能力各不相同,这种能力可以通过有关金属和它的溶液组成的电极电势来衡量。当铜放入FeCl3中溶液时,组成了原电池。铜为负极,电子由铜极流向正极,失去电子的铜原子被氧化成Cu2+进入溶液,因而铜被“溶解”;同时Fe3+得到电子被还原成Fe2+。
负极(Cu):Cu-2e-=Cu2+,
正极(C):2Fe3++2e-=2Fe2+
电池反应方程式:
2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+。
这就是氯化铁能“溶解”铜的电化学原理。
上式反应的平衡常数
K=3.16×10-14,
平衡常数这样大,说明反应是进行得非常完全的。
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