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(shí)，需加入一定量的硫酸溶液，用離子方程式說明其原因是

Cu²⁺+2H₂O?Cu（0H）₂+2H⁺

．
（2）該同學(xué)利用制得的CuSO₄溶液，進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)探究．
①圖一是根據(jù)反應(yīng)Zn+CuSO₄=Cu+ZnSO₄設(shè)計(jì)成的鋅銅原電池．電解質(zhì)溶液甲是

ZnSO₄

（填“ZnSO₄”或“CuSO₄”）溶液；Cu極的電極反應(yīng)式是

Cu-2e^-=Cu²⁺

．
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(shí)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

．若只把Ⅱ中電極均換為惰性電極，電解時(shí)的化學(xué)反應(yīng)方程式為

2CuSO₄+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄

．
若把Ⅱ中電極均換為惰性電極，電解液換為含有0.04mol CuSO₄和0.04mol NaCl的混合溶液400mL，當(dāng)陽極產(chǎn)生的氣體為672mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）時(shí)，溶液的pH=

7

（假設(shè)電解后溶液體積不變）．

Answer 1

分析：（1）硫酸中氫離子抑制銅離子水解；
（2）①甲中不能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，甲中電極為Zn，為負(fù)極，則Cu為正極，銅離子得到電子；
②實(shí)現(xiàn)鐵上鍍銅，Cu為陽極，則b為正極，a為負(fù)極，甲烷失去電子；把Ⅱ中電極均換為惰性電極，電極硫酸銅生成Cu、氧氣、硫酸；
結(jié)合2CuSO₄+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，2NaCl+2H₂O

電解  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，陽極生成的氣體為氧氣、氯氣，結(jié)合離子的放電順序可知，先生成氯氣，結(jié)合電子守恒來計(jì)算．

解答：解：（1）硫酸中氫離子抑制銅離子水解，離子反應(yīng)為Cu²⁺+2H₂O?Cu（0H）₂+2H⁺，故答案為：Cu²⁺+2H₂O?Cu（0H）₂+2H⁺；
（2）①甲中不能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，甲中電極為Zn，為負(fù)極，電解質(zhì)溶液甲是ZnSO₄，則Cu為正極，銅離子得到電子，電極反應(yīng)為Cu-2e^-=Cu²⁺，
故答案為：ZnSO₄；Cu-2e^-=Cu²⁺；
②實(shí)現(xiàn)鐵上鍍銅，Cu為陽極，則b為正極，通入的氣體O₂，a為負(fù)極，甲烷失去電子，電極反應(yīng)為CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；把Ⅱ中電極均換為惰性電極，電極硫酸銅生成Cu、氧氣、硫酸，電解反應(yīng)為2CuSO₄+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；
由離子的放電順序可知，先生成氯氣，陽極生成的氣體為氧氣、氯氣，陽極產(chǎn)生的氣體為672mL，n=0.03mol，
2NaCl+2H₂O

電解  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，
 0.04mol       0.04mol     0.02mol
2CuSO₄+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，
                    0.01  0.02
n（OH^-）=n（H⁺），溶液為中性，pH=7，
故答案為：O₂；CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；7．

點(diǎn)評：本題考查原電池和電解原理，明確電池反應(yīng)中元素的化合價(jià)變化發(fā)生的反應(yīng)是解答的關(guān)鍵，注意放電順序的應(yīng)用及電子守恒，題目難度中等．