Question

【題目】CuSO4溶液是中學(xué)化學(xué)及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常見的一種試劑。某同學(xué)利用CuSO4溶液，進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)探究。

（1）圖一是根據(jù)反應(yīng)Zn + CuSO4 == Cu + ZnSO4 設(shè)計(jì)成的鋅銅原電池。Cu極的電極反應(yīng)式是________________________________________，鹽橋中是含有瓊膠的KCl飽和溶液，電池工作時(shí)K+向_______移動(dòng)（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(jié)構(gòu)示意圖，該同學(xué)想在Ⅱ中實(shí)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(yīng)式是__________________________________________；當(dāng)銅電極的質(zhì)量減輕3.2g，則消耗的CH4在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為________________L。

（3）一段時(shí)間后，燃料電池的電解質(zhì)溶液完全轉(zhuǎn)化為K2CO3，以下關(guān)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(shí)應(yīng)在相應(yīng)酸的稀溶液中溶解，防止水解．硫酸銅為強(qiáng)酸弱堿鹽，銅離子在溶液中發(fā)生水解生成氫氧化銅，應(yīng)加入硫酸使其溶解，故答案為：硫酸；

（2）①根據(jù)反應(yīng)Zn+CuSO4═Cu+ZnSO4，結(jié)合圖一可知，Zn為負(fù)極，Cu為正極，銅離子在Cu電極上得電子析出Cu，電極反應(yīng)式為Cu2++2e-═Cu，鹽橋中是含有瓊膠的KCl飽和溶液，電池工作時(shí)，Cl-向負(fù)極移動(dòng)，K+向正極移動(dòng)，所以，K+向乙裝置移動(dòng)，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(yīng)式為CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，
電鍍時(shí)，鍍件鐵作電解池的陰極，連接甲烷燃料電源的負(fù)極，所以a應(yīng)通入CH4；鍍層金屬作電解池的陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，連接甲烷燃料電源的正極，所以b應(yīng)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(yīng)，電極反應(yīng)式是CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O，根據(jù)電子轉(zhuǎn)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(cuò)誤；B、溶液中OH-來源于水的電離及CO32-、HCO3-與水的水解反應(yīng)，每產(chǎn)生1個(gè)H2CO3，分子，生成2個(gè)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(cuò)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(cuò)誤．故選：BD．