Question

CuSO₄溶液是中學化學及工業(yè)生產(chǎn)中常見的一種試劑．
（1）某同學配制CuSO₄溶液時，向盛有一定量硫酸銅晶體的燒杯中加入適量的蒸餾水，并不斷攪拌，結(jié)果得到懸濁液．他認為是固體沒有完全溶解，于是對懸濁液加熱，結(jié)果發(fā)現(xiàn)渾濁更明顯了，原因是

 

．最后，他向燒杯中加入了一定量的

 

溶液，得到了澄清的CuSO₄溶液．
（2）該同學利用制得的CuSO₄溶液及如圖所示裝置，進行以下實驗探究．

①圖一是根據(jù)反應Zn+CuSO₄═Cu+ZnSO₄設計成的鋅銅原電池．電解質(zhì)溶液乙是

 

，Cu極的電極反應式是

 

．
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，該同學想在裝置Ⅱ中實現(xiàn)鐵上鍍銅，則b處通入的是

 

（填“CH₄”或“O₂”），a處電極上發(fā)生的電極反應式是

 

；鐵為電解池的

 

極，當銅電極的質(zhì)量減輕3.2g時，則消耗的CH₄在標準狀況下的體積為

 

L．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理,電解原理

專題：電化學專題

分析：（1）硫酸銅易水解生成氫氧化銅，應加入硫酸抑制水解；
（2）①原電池負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應．根據(jù)反應Zn+CuSO₄═Cu+ZnSO₄，結(jié)合圖一可知，Zn為負極，Cu為正極，
②電鍍時，鍍件作電解池的陰極，發(fā)生還原反應，連接電源的負極；鍍層金屬銅作電解池的陽極，連接電源的正極；根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒計算甲烷的體積．

解答： 解：（1）硫酸銅為強酸弱堿鹽，水解呈酸性，Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺，加熱促進銅離子水解，生成了更多的難溶物Cu（OH）₂，
配制水解呈酸性的溶液時應在相應酸的稀溶液中溶解，防止水解，硫酸銅為強酸弱堿鹽，銅離子在溶液中發(fā)生水解生成氫氧化銅，應加入硫酸使其溶解，
故答案為：Cu²⁺+2H₂O?Cu（OH）₂+2H⁺，加熱促進銅離子水解，生成了更多的難溶物Cu（OH）₂；硫酸；
（2）①根據(jù)反應Zn+CuSO₄═Cu+ZnSO₄，結(jié)合圖一可知，Zn為負極，Cu為正極，電解質(zhì)為CuSO₄，銅離子在Cu電極上得電子析出Cu，電極反應式為Cu²⁺+2e^-═Cu，
故答案為：CuSO₄；Cu²⁺+2e^-═Cu；
②甲烷堿性燃料電池為電源，總電極反應式為CH₄+2O₂+2KOH=K₂CO₃+3H₂O，負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應，
電鍍時，鍍件鐵作電解池的陰極，連接甲烷燃料電源的負極，所以a應通入CH₄，鍍層金屬作電解池的陽極，發(fā)生氧化反應，連接甲烷燃料電源的正極，所以b應通入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，電極反應式是CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，
根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒8n（CH₄）=2n（Cu）=2×

3.2g

64g/mol

=0.1mol，
所以n（CH₄）=

1

80

mol，
所以v（CH₄）=

1

80

mol×22.4L/mol=0.28L．
故答案為：O₂；CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；陰；0.28．

點評：本題考查原電池和電解原理，明確電池反應中元素的化合價變化發(fā)生的反應是解答的關(guān)鍵，注意放電順序的應用及電子守恒，題目難度中等．