Question

【題目】CuSO4溶液是中學化學及工農業(yè)生產中常見的一種試劑。某同學利用CuSO4溶液，進行以下實驗探究。

（1）圖一是根據(jù)反應Zn + CuSO4 == Cu + ZnSO4 設計成的鋅銅原電池。Cu極的電極反應式是________________________________________，鹽橋中是含有瓊膠的KCl飽和溶液，電池工作時K+向_______移動（填“甲”或“乙”）。

（2）圖二中，Ⅰ是甲烷燃料電池（電解質溶液為KOH溶液）的結構示意圖，該同學想在Ⅱ中實現(xiàn)鐵上鍍銅，則b處通入的是________（填“CH4”或“O2”），a處電極上發(fā)生的電極反應式是__________________________________________；當銅電極的質量減輕3.2g，則消耗的CH4在標準狀況下的體積為________________L。

（3）一段時間后，燃料電池的電解質溶液完全轉化為K2CO3，以下關系正確的是______________。

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(CO32－)+ c(HCO3－)+c(H2CO3)

Answer 1

【答案】 Cu2＋+2e- = Cu 乙 O2 CH4－8e-+10OH- = CO32- +7H2O 0.28 BD

【解析】（1）配制水解呈酸性的溶液時應在相應酸的稀溶液中溶解，防止水解．硫酸銅為強酸弱堿鹽，銅離子在溶液中發(fā)生水解生成氫氧化銅，應加入硫酸使其溶解，故答案為：硫酸；

（2）①根據(jù)反應Zn+CuSO4═Cu+ZnSO4，結合圖一可知，Zn為負極，Cu為正極，銅離子在Cu電極上得電子析出Cu，電極反應式為Cu2++2e-═Cu，鹽橋中是含有瓊膠的KCl飽和溶液，電池工作時，Cl-向負極移動，K+向正極移動，所以，K+向乙裝置移動，故答案為：Cu2++2e-═Cu；乙；
②甲烷堿性燃料電池為電源，總電極反應式為CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O，負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應，
電鍍時，鍍件鐵作電解池的陰極，連接甲烷燃料電源的負極，所以a應通入CH4；鍍層金屬作電解池的陽極，發(fā)生氧化反應，連接甲烷燃料電源的正極，所以b應通入O2．所以甲烷堿性燃料電池a處電極上CH4放電，發(fā)生氧化反應，電極反應式是CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O，根據(jù)電子轉移守恒8n（CH4）=2n（Cu）=2×3.2g/64g/mol，所以n（CH4）=1/80mol，所以v（CH4）=1/80mol×22.4L/mol=0.28L．故答案為：O2；CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O；0.28L；

（3）A、電荷不守恒，故A錯誤；B、溶液中OH-來源于水的電離及CO32-、HCO3-與水的水解反應，每產生1個H2CO3，分子，生成2個OH-，故c（OH-）=c（H+）+c（HCO3-）+2c（H2CO3），故B正確；C、K2CO3溶液呈堿性判斷，故c（H+）＜c（OH-），故C錯誤；D、溶液中OH-來源于水的電離，HCO3-、CO32-水解，所以c（OH-）＞c（HCO3-），鹽類水解很微弱，所以c（CO32-）＞c（OH-），故c（K+）＞c（CO32-）＞c（OH-）＞c（HCO3-），故D正確；E、根據(jù)物料守恒c（K+）=2c（CO32-）+2c（HCO3-）+2c（H2CO3），故E錯誤．故選：BD．