题目内容
【题目】CuSO4溶液是中学化学及农业生产中常见的一种试剂。
(1)某同学配制CuSO4溶液时,需加入一定量的硫酸溶液,用离子方程式说明其原因是____________。
(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。电解质溶液乙是_______(填“ZnSO4”或“CuSO4”)溶液;Cu极的电板反应式是_______。
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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a处通入的是_______(填“CH4”或“O2”),a处电极上发生的电极反应式是_____________。若只把Ⅱ中电极均换为惰性电极,电解时的化学反应方程式为_____________________。若把Ⅱ中电极均换为惰性电极,电解液换为含有0.04molCuSO4和0.04molNaCl的混合溶液400mL,当阳极产生的气体为672mL(标准状况下)时,溶液的pH=_______(假设电解后溶液体积不变)。
【答案】 Cu2++2H2O
Cu(OH)2+2H+ CuSO4 Cu2++2e-=Cu CH4 CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O 2CuSO4+2H2O
2Cu+O2↑+2H2SO4 1
【解析】(1)配制CuSO4溶液时,需加入一定量的硫酸抑制铜离子水解,铜离子水解的离子方程是Cu2++2H2O
Cu(OH)2+2H+。
(2)①图一是根据反应Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4设计成的锌铜原电池,其中锌为负极、铜为正极。电解质溶液乙是CuSO4溶液;Cu极的电板反应式是Cu2++2e-=Cu。
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,则作为镀件的铁是阴极、镀层金属铜是阳极,所以a是负极,此处通入的是CH4,a处电极上发生的电极反应式是CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O。若只把Ⅱ中电极均换为惰性电极,电解时的化学反应方程式为2CuSO4+2H2O
2Cu+O2↑+2H2SO4。若把Ⅱ中电极均换为惰性电极,电解液换为含有0.04molCuSO4和0.04molNaCl的混合溶液400mL,当阳极产生的气体为672mL(标准状况下)时,可以计算生成气体的物质的量为0.03mol。由于阳极上离子的放电顺序是氯离子强于氢氧根,0.04molCl-可以生成0.02mol Cl2,所以一定还有0.01mol氧气生成,阳极上共转移0.08mol 电子,.阴极上0.04molCu2+放电正好消耗0.08mol 电子。所以计算溶液的pH时,直接根据生成氧气消耗的氢氧根计算即可,即 n(H+)=n(OH-)=4 n(O2)=0.04mol,所以c(H+)=0.1mol/L,溶液的pH=1。