Question

CuSO₄溶液是中學化學及工農業(yè)生產中常見的一種試劑．
（1）某同學配制CuSO₄溶液時，需加入一定量的硫酸溶液，用離子方程式說明其原因是

Cu²⁺+2H₂OCu（OH）₂+2H⁺

．
（2）該同學利用制得的CuSO₄溶液，進行以下實驗探究．
①圖一是根據反應Zn+CuSO₄=Cu+ZnSO₄設計成的鋅銅原電池．電解質溶液甲是

ZnSO₄

（填“ZnSO₄”或“CuSO₄”）溶液；Cu極的電極反應式是

Cu²⁺+2e^-=Cu

．

②圖二中，I是甲烷燃料電池（電解質溶液為KOH溶液）的結構示意圖，該同學想在II中實現鐵上鍍銅，則b處通入的是

O₂

（填“CH₄”或“O₂”），a處電極上發(fā)生的電極反應式是

CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O

．若把II中電極均換為惰性電極，電解時的化學反應方程式為

2CuSO₄+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄

．若把II中電極均換為惰性電極，電解液換為含有0.04molCuSO₄和0.04molNaCl的混合溶液400mL，當陽極產生的氣體為672mL（標準狀況下）時，溶液的pH=

1

（假設電解后溶液體積不變）．
（3）將藍礬（CuSO₄?5H₂O）、生石灰和水按一定比例混合，即可得到波爾多液（殺菌劑），其有效成分為難溶的堿式硫酸銅[xCuSO₄?yCu（OH）₂]．為測定某堿式硫酸銅的組成進行了如下實驗：取等質量的堿式硫酸銅樣品兩份，一份滴加稀鹽酸至恰好完全溶解，另一份高溫灼燒后只得到CuO固體．所得數據顯示n（HCl）：n（CuO）=3：2，則該堿式硫酸銅的化學式中x：y=

1：3

．

Answer 1

分析：（1）銅離子水解，加硫酸抑制水解；
（2）①負極為Zn，電解質溶液中含鋅離子；Cu為正極，得到電子發(fā)生還原反應；
②鐵上鍍銅，則Cu為陽極，Cu電極與b相連，b為原電池的正極，a為負極；惰性電極電解硫酸銅溶液生成硫酸、Cu、氧氣；II中電極均換為惰性電極，電解液換為含有0.04molCuSO₄和0.04molNaCl的混合溶液400mL，陽極發(fā)生2Cl^--2e^-=Cl₂↑、4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，陽極產生的氣體為672mL為氯氣和氧氣，以此計算；
（3）利用xCuSO₄?yCu（OH）₂～yCuCl₂～2yHCl～（x+y）CuO，結合n（HCl）：n（CuO）=3：2來計算．

解答：解：（1）銅離子水解，加硫酸抑制水解，水解離子反應為Cu²⁺+2H₂OCu（OH）₂+2H⁺，故答案為：Cu²⁺+2H₂OCu（OH）₂+2H⁺；
（2）①負極為Zn，電解質溶液中含鋅離子，則電解質溶液甲為ZnSO₄，Cu為正極，得到電子發(fā)生還原反應，電極反應為Cu²⁺+2e^-=Cu，故答案為：ZnSO₄；Cu²⁺+2e^-=Cu；
②鐵上鍍銅，則Cu為陽極，Cu電極與b相連，b為原電池的正極，即b處通入O₂，a處電極上發(fā)生的電極反應式是CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，
惰性電極電解硫酸銅溶液生成硫酸、Cu、氧氣，該電解反應為2CuSO₄+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，
II中電極均換為惰性電極，電解液換為含有0.04molCuSO₄和0.04molNaCl的混合溶液400mL，陽極發(fā)生2Cl^--2e^-=Cl₂↑、4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，陽極產生的氣體為672mL為氯氣和氧氣，
氣體的總物質的量為

0.672L

22.4L/mol

=0.03mol，由2Cl^--2e^-=Cl₂↑可知，氯氣為0.02mol，所以氧氣為0.01mol，由4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑～4H⁺，n（H⁺，）=0.04mol，c（H⁺，）=

0.04mol

0.4L

=0.1mol/L，所以pH=1，
故答案為：O₂；CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；2CuSO₄+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；1；
（3）由xCuSO₄?yCu（OH）₂～yCuCl₂～2yHCl～（x+y）CuO，
n（HCl）：n（CuO）=3：2，則2y：（x+y）=3：2，
解得x：y=1：3，故答案為：1：3．

點評：本題主要考查原電池及利用守恒法的計算，題目綜合性較大，涉及鹽類水解、原電池、電解池、利用關系式計算等，注重對高考�？伎键c的考查，且注重知識的遷移和能力提升的訓練，題目難度中等．