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       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        ，盐桥中是含有琼胶的KCl饱和溶液，电池工作时K⁺向      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       （填“CH₄”或“O₂”），a处电极上发生的电极反应式是        ；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      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     。

A．c(K+)+c(H+)=c(HCO3-)+ c(CO32-)+c(OH-)

B．c(OH-)=c(H+)+c(HCO3-)+2c(H2CO3)

C．c(K+)>c(CO32-)>c(H+)>c(OH-)

D．c(K+)>c(CO32-)>c(OH-)>c(HCO3-)

E．c(K⁺)= 2c(CO₃^2-)+ c(HCO₃^-)+c(H₂CO₃)

Answer 1

（1）硫酸；
（2）①Cu²⁺+2e-═Cu；乙；
②O₂；CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；0.28L；
（3）BD．

解析试题分析：（1）硫酸铜水解生成氢氧化铜而使溶液浑浊，加少量硫酸抑制硫酸铜水解。（2）图一中Zn是负极、Cu是正极。Cu极电极反应为Cu²⁺+2e^-=Cu。盐桥中阳离子向正极迁移。图二中左边是燃料电池，右边是电解池。要实现铁上镀铜，则铁作阴极，铜作阳极，所以a处通CH₄、b处通O₂。A处电极反应为CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O。4Cu～8e^-～CH₄，所以当铜溶解0.05mol时，消耗CH₄0.0125mol。（3）碳酸钾溶液中电荷守恒式为c(K⁺)+c(H⁺)=c(HCO₃^-)+2c(CO₃^2-)+c(OH^-)，A错误；物料守恒式为c(K⁺)= 2c(CO₃^2-)+ 2c(HCO₃^-)+2c(H₂CO₃)，E错误；将电荷守恒与物料守恒相减消去c(K⁺)得c(OH^-)=c(H⁺)+c(HCO₃^-)+2c(H₂CO₃)，B正确；K₂CO₃溶液中CO₃^2-+H₂OHCO3^-+ OH^-、HCO₃^-+H₂OH₂CO₃+OH^-，离子浓度大小关系为c(K⁺)>c(CO₃^2-)>c(OH^-)>c(HCO₃^-)>c(H⁺)，D正确、C错误。
考点：盐类的水解 电化学 离子浓度比较
点评：电解池中与电源正极相连的是阳极、与电源负极相连的是阴极；串联电路中电流强度处处相等，每个电极上转移电子数相等。