Question

5．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稀硫酸溶液，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，则b处（正极）通入的是O₂（填“CH₄”或“O₂”），该同学想在Ⅱ中实现铁上镀铜，Cu极的电极反应式是Cu-2e^-═Cu²⁺．
（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AC．
A．c（K⁺）+c（H⁺）=c（HCO₃^-）+2c（CO₃^2-）+c（OH^-）
B．c（K⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）
C．c（K⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）
D．c（K⁺）＞c（HCO₃^-）＞c（OH^-）＞c（CO₃^2-）

Answer 1

分析 （1）硫酸铜溶液中，铜离子水解使得溶液显示酸性；
（2）①在原电池中，正极上是阳离子发生得电子的还原反应，电解质中的阳离子移向正极，阴离子移向负极；
②根据燃料电池和电镀池的工作原理知识来回答；
（3）A、根据电荷守恒判断；
B、根据K₂CO₃溶液呈碱性判断；
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，则c（OH^-）＞c（HCO₃^-）．

解答 解：（1）硫酸铜溶液中，铜离子水解生成氢氧化铜和硫酸，使得溶液变浑浊，显示酸性，可以加入硫酸来抑制水解，故答案为：稀硫酸；
（2）①在该原电池中，负极是金属锌，正极是金属铜，正极Cu上是阳离子铜离子发生得电子的还原反应，即Cu²⁺+2e^-=Cu，工作时，电解质中的阳离子钾离子移向正极，阴离子移向负极，故答案为：Cu²⁺+2e^-=Cu；乙；
②装置Ⅱ中实现铁上镀铜，金属铁是阴极，金属铜作阳极，反应为：Cu-2e-═Cu²⁺；a为负极，b为正极，在燃料电池中通入氧气的电极b是正极，a是负极，根据电极反应Cu-2e^-=Cu²⁺，故答案为：O₂；Cu-2e^-═Cu²⁺；
（3）A、电荷不守恒，其电荷守恒为：c（K⁺）+c（H⁺）=c（HCO₃^-）+2c（CO₃^2-）+c（OH^-），故A正确；
B、K₂CO₃溶液呈碱性判断，故c（H⁺）＜c（OH^-），故B错误；
C、K₂CO₃溶液呈碱性判断，故c（H⁺）＜c（OH^-），所以c（K⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），故C正确；
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错误；
故选AC．

点评 本题考查原电池、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．