4.如圖所示,裝置Ⅰ是甲烷與空氣構(gòu)成的燃料電池(電解質(zhì)為KOH)的結(jié)構(gòu)示意圖.請(qǐng)回答如下問題:

(1)氣體a在電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式是CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O;
(2)若實(shí)驗(yàn)過程中裝置Ⅱ中的銅片質(zhì)量減少了2.56g,則裝置Ⅰ中理論上消耗CH4的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)224mL;
(3)CuSO4屬保護(hù)性無機(jī)殺菌劑,水溶液呈酸性,請(qǐng)用離子方程式表示溶液呈酸性的原因:Cu2++2H2O?Cu(OH)2+2H+;加熱CuSO4溶液,其酸性將增強(qiáng)(填“增強(qiáng)”“減弱”“無影響”);加熱蒸干CuSO4溶液所得固體為硫酸銅;
(4)若裝置Ⅱ改為用惰性電極電解200mL0.05mol•L-1的CuSO4溶液,一段時(shí)間后溶液中的Cu2+恰好完全析出,恢復(fù)至室溫,溶液pH=1(忽略電解過程中溶液體積變化),若想將上述電解后的溶液恢復(fù)到與電解前的溶液完全相同,可以加入一定質(zhì)量的C(填序號(hào));
A.Cu      B.Cu(OH)2      C.CuO       D.CuSO4

分析 (1)II中首先鍍銅,則Cu作陽極、Fe作陰極,I中a處電極為負(fù)極、b處電極為正極,負(fù)極上通入燃料、正極上通入氧化劑;甲烷失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水;
(2)根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等計(jì)算消失甲烷的體積;
(3)CuSO4是強(qiáng)酸弱堿鹽水解呈酸性,反應(yīng)方程式為:Cu2++2H2O?Cu(OH)2+2H+,加熱CuSO4溶液,平衡正向移動(dòng),氫離子濃度增大,其酸性將增強(qiáng);硫酸是不揮發(fā)的酸,所以加熱蒸干CuSO4溶液所得固體為硫酸銅;
(4)結(jié)合2CuSO4+2H2O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$2Cu+O2↑+2H2SO4,溶液中的Cu2+恰好完全析出計(jì)算反應(yīng)后溶液的pH,電解硫酸銅溶液,要想恢復(fù)到與電解前的溶液相同,應(yīng)加入CuO;

解答 解:(1)II中首先鍍銅,則Cu作陽極、Fe作陰極,I中a處電極為負(fù)極、b處電極為正極,負(fù)極上通入燃料、正極上通入氧化劑,所以a處通入的氣體是甲烷;甲烷失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水,電極反應(yīng)為CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O,
故答案為:CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O;
(2)串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移電子相等,所以消耗甲烷的體積=$\frac{\frac{2.56g}{64g/mol}×2}{8}×22.4L/mol$=224mL,故答案為:224;
(3)CuSO4是強(qiáng)酸弱堿鹽水解呈酸性,反應(yīng)方程式為:Cu2++2H2O?Cu(OH)2+2H+,加熱CuSO4溶液,平衡正向移動(dòng),氫離子濃度增大,其酸性將增強(qiáng);硫酸是不揮發(fā)的酸,所以加熱蒸干CuSO4溶液所得固體為硫酸銅,故答案為:Cu2++2H2O?Cu(OH)2+2H+;增強(qiáng);硫酸銅;
(4)溶液中的Cu2+恰好完全析出,則析出的n(Cu)=0.2L×0.05mol/L=0.01mol,則生成硫酸0.01mol,氫離子為0.02mol,c(H+)=$\frac{0.02mol}{0.2L}$=0.1mol/L,pH=1;電解硫酸銅溶液,溶液中的Cu2+恰好完全析出后,要想恢復(fù)到與電解前的溶液相同,應(yīng)加入CuO,故答案為:1;C.

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生電鍍?cè)硪约坝?jì)算、原電池的構(gòu)成條件、工作原理以及燃料電池的工作原理知識(shí),注重基礎(chǔ)知識(shí)的考查,難度不大.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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( 。
A.該反應(yīng)在高溫條件下能向發(fā)進(jìn)行
B.充人 He(g).能使 $\frac{n(C{H}_{3}OH)}{n(C{0}_{2})}$增大
C.再充入1molCO2和4molH2,能使$\frac{n(C{H}_{2}OH)}{n(C{O}_{2})}$增大
D.容器內(nèi)氣體密度不再改變說明該飛應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)

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A.該平衡體系的化學(xué)反應(yīng)方程式為:3A(g)+B(g)═4 C(g)
B.在t1時(shí)間內(nèi)用B表示該反應(yīng)的平均速率為0.6/t1mol•L-1•min-1
C.其他條件不變,升高溫度,正反應(yīng)速率減小、逆反應(yīng)速率增大,A的轉(zhuǎn)化率減小
D.維持溫度和容器體積不變,往平衡體系中充惰性氣體,C的百分含量增大

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12.電解100mlpH=1的下列溶液,當(dāng)電路中通過0.02mol電子時(shí),理論上析出金屬質(zhì)量最大的是( 。
A.0.10mol•L-1Ag+B.0.20mol•L-1Zn2+C.0.20mol•L-1Cu2+D.0.20mol•L-1Pb2+

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19.有①NaOH溶液②CH3COONa溶液各25mL,物質(zhì)的量濃度均為0.1mol•L-1,下列說法正確的是( 。
A.兩種溶液pH的大小順序是②>①
B.若將兩種溶液稀釋相同倍數(shù),pH變化較大的是②
C.若分別加入25mL0.1mol•L-1鹽酸后,pH較大的是①
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16.設(shè)NA表示阿伏伽德羅常數(shù)的值,下列說法正確的是( 。
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C.1 mol氯氣與足量水反應(yīng)時(shí),轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2NA
D.含2 mol H2SO4的濃硫酸與足量銅反應(yīng),轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為2NA

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13.下列說法中,正確的是( 。
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