Question

5．CuSO₄溶液是中學化學及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常見的一種試劑．
（1）某同學配制CuSO₄溶液時，向盛有一定量硫酸銅晶體的燒杯中加入適量的蒸餾水，并不斷攪拌，結果得到懸濁液．他認為是固體沒有完全溶解，于是對懸濁液加熱，結果發(fā)現(xiàn)渾濁更明顯了，隨后，他向燒杯中加入了一定量的稀硫酸溶液，得到了澄清的CuSO₄溶液．
（2）該同學利用制得的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Cu²⁺+2e^-=Cu，鹽橋中是含有瓊膠的KCl飽和溶液，電池工作時K⁺向乙移動（填“甲”或“乙”）．
②圖二中，Ⅰ是甲烷燃料電池（電解質(zhì)溶液為KOH溶液）的結構示意圖，則b處（正極）通入的是O₂（填“CH₄”或“O₂”），該同學想在Ⅱ中實現(xiàn)鐵上鍍銅，Cu極的電極反應式是Cu-2e^-═Cu²⁺．
（3）反應一段時間后，燃料電池的電解質(zhì)溶液完全轉化為K₂CO₃溶液，以下關系正確的是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）硫酸銅溶液中，銅離子水解使得溶液顯示酸性；
（2）①在原電池中，正極上是陽離子發(fā)生得電子的還原反應，電解質(zhì)中的陽離子移向正極，陰離子移向負極；
②根據(jù)燃料電池和電鍍池的工作原理知識來回答；
（3）A、根據(jù)電荷守恒判斷；
B、根據(jù)K₂CO₃溶液呈堿性判斷；
C、根據(jù)K₂CO₃溶液呈堿性判斷；
D、溶液中OH^-來源于水的電離，HCO₃^-、CO₃^2-水解，則c（OH^-）＞c（HCO₃^-）．

解答 解：（1）硫酸銅溶液中，銅離子水解生成氫氧化銅和硫酸，使得溶液變渾濁，顯示酸性，可以加入硫酸來抑制水解，故答案為：稀硫酸；
（2）①在該原電池中，負極是金屬鋅，正極是金屬銅，正極Cu上是陽離子銅離子發(fā)生得電子的還原反應，即Cu²⁺+2e^-=Cu，工作時，電解質(zhì)中的陽離子鉀離子移向正極，陰離子移向負極，故答案為：Cu²⁺+2e^-=Cu；乙；
②裝置Ⅱ中實現(xiàn)鐵上鍍銅，金屬鐵是陰極，金屬銅作陽極，反應為：Cu-2e-═Cu²⁺；a為負極，b為正極，在燃料電池中通入氧氣的電極b是正極，a是負極，根據(jù)電極反應Cu-2e^-=Cu²⁺，故答案為：O₂；Cu-2e^-═Cu²⁺；
（3）A、電荷不守恒，其電荷守恒為：c（K⁺）+c（H⁺）=c（HCO₃^-）+2c（CO₃^2-）+c（OH^-），故A正確；
B、K₂CO₃溶液呈堿性判斷，故c（H⁺）＜c（OH^-），故B錯誤；
C、K₂CO₃溶液呈堿性判斷，故c（H⁺）＜c（OH^-），所以c（K⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（H⁺），故C正確；
D、溶液中OH^-來源于水的電離，HCO₃^-、CO₃^2-水解，所以c（OH^-）＞c（HCO₃^-），鹽類水解很微弱，所以c（CO₃^2-）＞c（OH^-），故c（K⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-），故D錯誤；
故選AC．

點評 本題考查原電池、電鍍、離子濃度大小比較，是對所學知識的綜合考查，難度較大，離子濃度大小比較、電極反應式書寫為易錯點．