Question

CuSO₄溶液是中學(xué)化學(xué)及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常見的一種試劑．
（1）某同學(xué)配制CuSO₄溶液時，向盛有一定量硫酸銅晶體的燒杯中加入適量的蒸餾水，并不斷攪拌，結(jié)果得到懸濁液．他認為是固體沒有完全溶解，于是對懸濁液加熱，結(jié)果發(fā)現(xiàn)渾濁更明顯了，隨后，他向燒杯中加入了一定量的

硫酸

溶液，得到了澄清的CuSO₄溶液．

（2）該同學(xué)利用制得的CuSO₄溶液，進行以下實驗探究．
①圖一是根據(jù)反應(yīng)Zn+CuSO₄═Cu+ZnSO₄ 設(shè)計成的鋅銅原電池．Cu極的電極反應(yīng)式是

Cu²⁺+2e^-═Cu

，鹽橋中是含有瓊膠的KCl飽和溶液，電池工作時K⁺向

乙

移動（填“甲”或“乙”）．
②圖二中，Ⅰ是甲烷燃料電池（電解質(zhì)溶液為KOH溶液）的結(jié)構(gòu)示意圖，該同學(xué)想在Ⅱ中實現(xiàn)鐵上鍍銅，則b處通入的是

O₂

（填“CH₄”或“O₂”），a處電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式是

CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O

；當(dāng)銅電極的質(zhì)量減輕3.2g，則消耗的CH₄在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為

0.28

L．
（3）反應(yīng)一段時間后，燃料電池的電解質(zhì)溶液完全轉(zhuǎn)化為K₂CO₃溶液，以下關(guān)系正確的是

BD

．
A．c（K⁺）+c（H⁺）=c（HCO₃^-）+c（CO₃^2-）+c（OH^-）
B．c（OH^-）=c（H⁺）+c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃）
C．c（K⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）
D．c（K⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）
E．c（K⁺）=2c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（H₂CO₃）

Answer 1

分析：（1）硫酸銅為強酸弱堿鹽，銅離子在溶液中發(fā)生水解有氫氧化銅生成；
（2）①原電池負極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)．根據(jù)反應(yīng)Zn+CuSO₄═Cu+ZnSO₄，結(jié)合圖一可知，Zn為負極，Cu為正極，
鹽橋中是含有瓊膠的KCl飽和溶液，電池工作時K⁺向正極移動，Cl^-向負極移動；
②電鍍時，鍍件作電解池的陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，連接電源的負極；
鍍層金屬銅作電解池的陽極，連接電源的正極；
根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計算甲烷的體積．
（3）A、根據(jù)電荷守恒判斷；
B、根據(jù)質(zhì)子恒等式判斷；
C、根據(jù)K₂CO₃溶液呈堿性判斷；
D、溶液中OH^-來源于水的電離，HCO₃^-、CO₃^2-水解．
E、根據(jù)物料守恒判斷．

解答：解：（1）配制水解呈酸性的溶液時應(yīng)在相應(yīng)酸的稀溶液中溶解，防止水解．硫酸銅為強酸弱堿鹽，銅離子在溶液中發(fā)生水解生成氫氧化銅，應(yīng)加入硫酸使其溶解，
故答案為：硫酸；
（2）①根據(jù)反應(yīng)Zn+CuSO₄═Cu+ZnSO₄，結(jié)合圖一可知，Zn為負極，Cu為正極，銅離子在Cu電極上得電子析出Cu，電極反應(yīng)式為Cu²⁺+2e^-═Cu，
鹽橋中是含有瓊膠的KCl飽和溶液，電池工作時，Cl^-向負極移動，K⁺向正極移動，所以，K⁺向乙裝置移動，
故答案為：Cu²⁺+2e^-═Cu；乙；
②甲烷堿性燃料電池為電源，總電極反應(yīng)式為CH₄+2O₂+2KOH=K₂CO₃+3H₂O，負極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，
電鍍時，鍍件鐵作電解池的陰極，連接甲烷燃料電源的負極，所以a應(yīng)通入CH₄；鍍層金屬作電解池的陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，連接甲烷燃料電源的正極，所以b應(yīng)通入O₂．所以甲烷堿性燃料電池a處電極上CH₄放電，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式是CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，
根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒8n（CH₄）=2n（Cu）=2×

3.2g

64g/mol

，
所以n（CH₄）=

1

80

mol，
所以v（CH₄）=

1

80

mol×22.4L/mol=0.28L．
故答案為：O₂；CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；0.28L；
（4）A、電荷不守恒，故A錯誤；
B、溶液中OH^-來源于水的電離及CO₃^2-、HCO₃^-與水的水解反應(yīng)，每產(chǎn)生1個H₂CO₃，分子，生成2個OH^-，故c（OH^-）=c（H⁺）+c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃），故B正確；
C、K₂CO₃溶液呈堿性判斷，故c（H⁺）＜c（OH^-），故C錯誤；
D、溶液中OH^-來源于水的電離，HCO₃^-、CO₃^2-水解，所以c（OH^-）＞c（HCO₃^-），鹽類水解很微弱，所以c（CO₃^2-）＞c（OH^-），故c（K⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-），故D正確；
E、根據(jù)物料守恒c（K⁺）=2c（CO₃^2-）+2c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃），故E錯誤．
故選：BD．

點評：本題考查鹽類水解、原電池、電鍍、離子濃度大小比較，是對所學(xué)知識的綜合考查，難度較大，離子濃度大小比較、電極反應(yīng)式書寫為易錯點．