Question

【題目】CuSO4溶液是中學化學及農業生產中常見的一種試劑。

（1）某同學配制CuSO4溶液時，需加入一定量的硫酸溶液，用離子方程式說明其原因是____________。

（2）該同學利用制得的CuSO4溶液，進行以下實驗探究。

①圖一是根據反應Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4設計成的鋅銅原電池。電解質溶液乙是_______(填“ZnSO4”或“CuSO4”)溶液;Cu極的電板反應式是_______。

②圖二中，Ⅰ是甲烷燃料電池(電解質溶液為KOH溶液)的結構示意圖，該同學想在Ⅱ中實現鐵上鍍銅，則a處通入的是_______(填“CH4”或“O2”)，a處電極上發生的電極反應式是_____________。若只把Ⅱ中電極均換為惰性電極，電解時的化學反應方程式為_____________________。若把Ⅱ中電極均換為惰性電極，電解液換為含有0.04molCuSO4和0.04molNaCl的混合溶液400mL，當陽極產生的氣體為672mL(標準狀況下)時，溶液的pH=_______(假設電解后溶液體積不變)。

Answer 1

【答案】 Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+ CuSO4 Cu2++2e-=Cu CH4 CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O 2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4 1

【解析】（1）配制CuSO4溶液時，需加入一定量的硫酸抑制銅離子水解，銅離子水解的離子方程是Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+。

（2）①圖一是根據反應Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4設計成的鋅銅原電池，其中鋅為負極、銅為正極。電解質溶液乙是CuSO4溶液;Cu極的電板反應式是Cu2++2e-=Cu。

②圖二中，Ⅰ是甲烷燃料電池(電解質溶液為KOH溶液)的結構示意圖，該同學想在Ⅱ中實現鐵上鍍銅，則作為鍍件的鐵是陰極、鍍層金屬銅是陽極，所以a是負極，此處通入的是CH4，a處電極上發生的電極反應式是CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O。若只把Ⅱ中電極均換為惰性電極，電解時的化學反應方程式為2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4。若把Ⅱ中電極均換為惰性電極，電解液換為含有0.04molCuSO4和0.04molNaCl的混合溶液400mL，當陽極產生的氣體為672mL(標準狀況下)時，可以計算生成氣體的物質的量為0.03mol。由于陽極上離子的放電順序是氯離子強于氫氧根，0.04molCl-可以生成0.02mol Cl2，所以一定還有0.01mol氧氣生成，陽極上共轉移0.08mol 電子，.陰極上0.04molCu2+放電正好消耗0.08mol 電子。所以計算溶液的pH時，直接根據生成氧氣消耗的氫氧根計算即可，即 n(H+)=n(OH-)=4 n(O2)=0.04mol，所以c(H+)=0.1mol/L，溶液的pH=1。