Question

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，需加入一定量的硫酸溶液，用离子方程式说明其原因是

Cu²⁺+2H₂O?Cu（0H）₂+2H⁺

．
（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．电解质溶液甲是

ZnSO₄

（填“ZnSO₄”或“CuSO₄”）溶液；Cu极的电极反应式是

Cu-2e^-=Cu²⁺

．
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

O₂

（填“CH₄”或“O₂”），a处电极上发生的电极反应式是

CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+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

电解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄

．
若把Ⅱ中电极均换为惰性电极，电解液换为含有0.04mol CuSO₄和0.04mol NaCl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=

7

（假设电解后溶液体积不变）．

Answer 1

分析：（1）硫酸中氢离子抑制铜离子水解；
（2）①甲中不能发生化学反应，甲中电极为Zn，为负极，则Cu为正极，铜离子得到电子；
②实现铁上镀铜，Cu为阳极，则b为正极，a为负极，甲烷失去电子；把Ⅱ中电极均换为惰性电极，电极硫酸铜生成Cu、氧气、硫酸；
结合2CuSO₄+2H₂O

电解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，2NaCl+2H₂O

电解  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，阳极生成的气体为氧气、氯气，结合离子的放电顺序可知，先生成氯气，结合电子守恒来计算．

解答：解：（1）硫酸中氢离子抑制铜离子水解，离子反应为Cu²⁺+2H₂O?Cu（0H）₂+2H⁺，故答案为：Cu²⁺+2H₂O?Cu（0H）₂+2H⁺；
（2）①甲中不能发生化学反应，甲中电极为Zn，为负极，电解质溶液甲是ZnSO₄，则Cu为正极，铜离子得到电子，电极反应为Cu-2e^-=Cu²⁺，
故答案为：ZnSO₄；Cu-2e^-=Cu²⁺；
②实现铁上镀铜，Cu为阳极，则b为正极，通入的气体O₂，a为负极，甲烷失去电子，电极反应为CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；把Ⅱ中电极均换为惰性电极，电极硫酸铜生成Cu、氧气、硫酸，电解反应为2CuSO₄+2H₂O

电解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；
由离子的放电顺序可知，先生成氯气，阳极生成的气体为氧气、氯气，阳极产生的气体为672mL，n=0.03mol，
2NaCl+2H₂O

电解  .

2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，
 0.04mol       0.04mol     0.02mol
2CuSO₄+2H₂O

电解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，
                    0.01  0.02
n（OH^-）=n（H⁺），溶液为中性，pH=7，
故答案为：O₂；CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；7．

点评：本题考查原电池和电解原理，明确电池反应中元素的化合价变化发生的反应是解答的关键，注意放电顺序的应用及电子守恒，题目难度中等．