Question

（1）某同学利用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．
（2）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（CO₃^2-）+c（OH^-）  B．c（OH^-）=c（H⁺）+c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃）
C．c（K⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）           D．c（K⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）
E．c（K⁺）=2c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（H₂CO₃）

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理

专题：电化学专题

分析：（1）①负极为Zn，Cu为正极，正极上铜离子得到电子发生还原反应，溶液中阳离子向正极移动；
②铁上镀铜，则Cu为阳极，Cu电极与b相连，b为原电池的正极，正极上氧气得电子，a为负极，负极上甲烷失电子；根据转移的电子守恒计算；
（2）A、根据电荷守恒判断；
B、根据质子恒等式判断；
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^-）；
E、根据物料守恒判断．

解答： 解：（1）①负极为Zn，Cu为正极，正极上铜离子得到电子发生还原反应，电极反应为Cu²⁺+2e^-=Cu，溶液中阳离子向正极移动，即K⁺向乙中移动，
故答案为：Cu²⁺+2e^-=Cu；乙；
②铁上镀铜，则Cu为阳极，Cu电极与b相连，b为原电池的正极，即b处通入O₂，a处电极上发生的电极反应式是CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，当铜电极的质量减轻3.2g，则n（Cu）=

3.2g

64g/mol

=0.05mol，已知Cu电极的反应为Cu-2e^-=Cu²⁺，所以转移电子为0.1mol，燃料电池中CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，则n（CH₄）=

1

8

n（e^-）=0.125mol，所以消耗的CH₄在标准状况下的体积为0.125mol×22.4L/mol=0.28L；
故答案为：O₂；CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；0.28；
（2）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错误；
B、溶液中OH^-来源于水的电离及CO₃^2-、HCO₃^-与水的水解反应，每产生1个H₂CO₃，分子，生成2个OH^-，故c（OH^-）=c（H⁺）+c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃），故B正确；
C、K₂CO₃溶液呈碱性判断，故c（H⁺）＜c（OH^-），故C错误；
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正确；
E、根据物料守恒c（K⁺）=2c（CO₃^2-）+2c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃），故E错误；
故选：BD．

点评：本题考查盐类水解、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．