Question

CuSO₄溶液是中学化学及工农业生产中常见的一种试剂．
（1）某同学配制CuSO₄溶液时，向盛有一定量硫酸铜晶体的烧杯中加入适量的蒸馏水，并不断搅拌，结果得到悬浊液．他认为是固体没有完全溶解，于是对悬浊液加热，结果发现浑浊更明显了，随后，他向烧杯中加入了一定量的

硫酸

溶液，得到了澄清的CuSO₄溶液．

（2）该同学利用制得的CuSO₄溶液，进行以下实验探究．
①图一是根据反应Zn+CuSO₄═Cu+ZnSO₄ 设计成的锌铜原电池．Cu极的电极反应式是

Cu²⁺+2e^-═Cu

，盐桥中是含有琼胶的KCl饱和溶液，电池工作时K⁺向

乙

移动（填“甲”或“乙”）．
②图二中，Ⅰ是甲烷燃料电池（电解质溶液为KOH溶液）的结构示意图，该同学想在Ⅱ中实现铁上镀铜，则b处通入的是

O₂

（填“CH₄”或“O₂”），a处电极上发生的电极反应式是

CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O

；当铜电极的质量减轻3.2g，则消耗的CH₄在标准状况下的体积为

0.28

L．
（3）反应一段时间后，燃料电池的电解质溶液完全转化为K₂CO₃溶液，以下关系正确的是

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）硫酸铜为强酸弱碱盐，铜离子在溶液中发生水解有氢氧化铜生成；
（2）①原电池负极发生氧化反应，正极发生还原反应．根据反应Zn+CuSO₄═Cu+ZnSO₄，结合图一可知，Zn为负极，Cu为正极，
盐桥中是含有琼胶的KCl饱和溶液，电池工作时K⁺向正极移动，Cl^-向负极移动；
②电镀时，镀件作电解池的阴极，发生还原反应，连接电源的负极；
镀层金属铜作电解池的阳极，连接电源的正极；
根据电子转移守恒计算甲烷的体积．
（3）A、根据电荷守恒判断；
B、根据质子恒等式判断；
C、根据K₂CO₃溶液呈碱性判断；
D、溶液中OH^-来源于水的电离，HCO₃^-、CO₃^2-水解．
E、根据物料守恒判断．

解答：解：（1）配制水解呈酸性的溶液时应在相应酸的稀溶液中溶解，防止水解．硫酸铜为强酸弱碱盐，铜离子在溶液中发生水解生成氢氧化铜，应加入硫酸使其溶解，
故答案为：硫酸；
（2）①根据反应Zn+CuSO₄═Cu+ZnSO₄，结合图一可知，Zn为负极，Cu为正极，铜离子在Cu电极上得电子析出Cu，电极反应式为Cu²⁺+2e^-═Cu，
盐桥中是含有琼胶的KCl饱和溶液，电池工作时，Cl^-向负极移动，K⁺向正极移动，所以，K⁺向乙装置移动，
故答案为：Cu²⁺+2e^-═Cu；乙；
②甲烷碱性燃料电池为电源，总电极反应式为CH₄+2O₂+2KOH=K₂CO₃+3H₂O，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，
电镀时，镀件铁作电解池的阴极，连接甲烷燃料电源的负极，所以a应通入CH₄；镀层金属作电解池的阳极，发生氧化反应，连接甲烷燃料电源的正极，所以b应通入O₂．所以甲烷碱性燃料电池a处电极上CH₄放电，发生氧化反应，电极反应式是CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，
根据电子转移守恒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．
故答案为：O₂；CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；0.28L；
（4）A、电荷不守恒，故A错误；
B、溶液中OH^-来源于水的电离及CO₃^2-、HCO₃^-与水的水解反应，每产生1个H₂CO₃，分子，生成2个OH^-，故c（OH^-）=c（H⁺）+c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃），故B正确；
C、K₂CO₃溶液呈碱性判断，故c（H⁺）＜c（OH^-），故C错误；
D、溶液中OH^-来源于水的电离，HCO₃^-、CO₃^2-水解，所以c（OH^-）＞c（HCO₃^-），盐类水解很微弱，所以c（CO₃^2-）＞c（OH^-），故c（K⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-），故D正确；
E、根据物料守恒c（K⁺）=2c（CO₃^2-）+2c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃），故E错误．
故选：BD．

点评：本题考查盐类水解、原电池、电镀、离子浓度大小比较，是对所学知识的综合考查，难度较大，离子浓度大小比较、电极反应式书写为易错点．