Question

【题目】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。原因是（用离子方程式和简要文字说明表示）___________________________，最后，他向烧杯中加入了一定量的_________________溶液，得到了澄清的CuSO4溶液。

(2)该同学利用制得的CuSO4溶液，进行了以下实验探究。

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______溶液，Cu极的电极反应式是____________________。

②图二中，Ⅰ是甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的结构示意图，该同学想在Ⅱ中实现铁上镀铜，则Fe电极为__________(填“阳极”或“阴极”)。若铜电极的质量减轻3.2 g，则消耗的CH4在标准状况下的体积为___________L。

Answer 1

【答案】Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+，升高温度水解程度增大，产生更多难溶性的Cu(OH)2 H2SO4 CuSO4 Cu2++2e-=Cu 阴极 0.28L

【解析】

(1)硫酸铜是强酸弱碱盐，在硫酸铜溶液中，铜离子水解产生Cu(OH)2和硫酸，使得溶液显酸性；

(2)①负极为Zn，电解质溶液中含锌离子；Cu为正极，铜离子得到电子发生还原反应；

②铁上镀铜，则Cu为阳极，Fe为阴极，Cu电极与b相连，b为原电池的正极，a为负极，据此解答。

(1) 硫酸铜是强酸弱碱盐，在硫酸铜溶液中，Cu2+发生水解反应，消耗水电离产生的OH-，促进了水的电离，水解的离子方程式为：Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+，水解生成氢氧化铜在水中溶解度小，使得溶液变浑浊，由于水解反应是吸热反应，所以升高温度，水解平衡右移，因此看到浑浊更明显了；由于水解使溶液显酸性，根据平衡移动原理，同时不能引入杂质，则可以加入少量硫酸来抑制盐的水解；

(2)①根据反应Zn+CuSO4═Cu+ZnSO4可知：Zn在反应中失去电子，被氧化，所以Zn为负极，电解质溶液中的Cu2+得电子生成铜，Cu为正极，Cu2+在正极上得到电子发生还原反应；电极反应式为Cu2++2e-=Cu，所以电解质溶液乙为CuSO4溶液；

②铁上镀铜，则Fe为阴极，Fe电极上发生的反应为：Cu2++2e-=Cu；与Fe电极连接的a为负极，a处通入CH4气体，CH4失去电子，发生氧化反应，由于电解质溶液为碱性，所以负极的电极反应式为：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O；Cu为阳极，Cu电极上发生的反应为：Cu-2e-=Cu2+，Cu电极与b相连，b为原电池的正极，即b处通入O2，若铜电极的质量减轻3.2 g，n(Cu)=3.2g÷64g/mol=0.05mol，n(e-)=0.05mol×2=0.10mol，在整个闭合回路中电子转移数目相等，根据负极电极反应式CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O可知：1molCH4反应失去8mol电子，则反应转移0.1mol电子，消耗甲烷的物质的量为n(CH4)=0.1mol÷8=0.0125mol，则消耗的CH4在标准状况下的体积为V=0.0125mol×22.4L/mol=0.28L。