题目内容
【题目】甲烷是非常重要的能源和化工原料，请回答下列问题.
(1)如下图所示，装置Ⅰ为甲烷燃料电池(电解质溶液为H2SO4溶液)，通过装置Ⅱ实现铁棒镀铜。
①a处应通入______(填“CH4”或“O2”)，b处电极上发生的电极反应式是___________；
②电镀结束后，装置Ⅰ中溶液的pH______(填写“变大”“变小”或“不变”，下同)，装置Ⅱ中Cu2＋的物质的量浓度_______；
③若实验过程中Ⅱ中的铜片质量减少了2.56g，则Ⅰ中理论上消耗CH4的体积(标准状况)______L。
（2）若将装置Ⅱ中的两电极均改为石墨惰性电极：
①写出装置Ⅱ中发生的总化学反应方式________________________________。
②若用Ⅱ电解200 mL 0.05 mol·L－1的CuSO4溶液，一段时间后溶液中的Cu2+恰好完全析出，恢复至室温，溶液pH=__________(忽略电解过程中溶液体积变化)；若想将上述电解后的溶液恢复为与电解前的溶液相同，可以加入一定质量的__________(填序号)；
a．Cu b．CuO c．Cu(OH)2 d．CuSO4
【答案】CH4 O2+4H++4e-=2H2O 变大 不变 0.224 2CuSO4+2H2O
2Cu+O2↑+2H2SO4 1 b
【解析】
(1)由于Fe棒上镀Cu，则Cu棒发生氧化反应，作阳极，b电极作正极，a电极作负极，CH4在a处通入，O2在b处通入，由于硫酸作电解质溶液，则b极反应式为O2+4H＋+4e－=2H2O；
本题答案：CH4；O2+4H＋+4e－=2H2O；
②装置Ⅰ中总反应为：CH4＋2O2=CO2＋2H2O，水增多溶液体积增大，溶液的pH变大，电镀过程中两个电极生成的铜离子和消耗的铜离子相等，铜离子浓度不变；
本题答案：变大；不变
③CH4燃料电池中的化学方程式为CH4+2O2=CO2+2H2O，由电子守恒得CH4~4Cu，2.56 g Cu的物质的量为0．04 mol，则消耗CH40．01 mol，在标准状况下的体积为0．01mol×22．4 L·mol-1=0.224L。
本题答案：0.224L
（2）①若将装置Ⅱ中的两电极均改为石墨惰性电极，则阴极发生Cu 2+ +2e - ═Cu，阳极氢氧根离子放电，4OH - -4e - ═2H2O+O 2 ↑，总化学反应方式2CuSO4+2H2O
2Cu+O2↑+2H2SO4
本题答案：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4
②溶液中Cu2+恰好完全反应析出后，则析出的n（Cu）=0.2L×0.05 mol/ L=0.01 mol，生成的硫酸为0.01 mol，氢离子为0.02 mol，c（H+）=0.02 mol/0.2L=0.1 mol/ L，pH=1；电解硫酸铜溶液，溶液中的Cu2+恰好完全反应析出后，方程式为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，要想恢复到与电解前的溶液相同，应加入CuO。
本题答案：1；b
【题目】利用图示装置进行实验，反应进行足够长时间后装置II中实验现象正确的是
① | ② | ③ | II中实验现象 |
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A | 浓盐酸 | 碳酸钙 | 滴有酚酞的稀碳酸钠溶液 | 溶液由红色变为浅红色 | |
B | 浓氨水 | 氧化钙 | 硫酸亚铁溶液 | 产生大量白色沉淀 | |
C | 冰醋酸 | 乙醇和浓硫酸 | 饱和碳酸钠溶液 | 溶液分层，上层为油状液体 | |
D | NH4Cl溶液 | NaAlO2溶液 | 紫色石蕊试液 | 溶液由紫色变为蓝色 |
A. AB. BC. CD. D
