Question

【題目】CuSO4溶液是中學(xué)化學(xué)及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中常見的一種試劑。

(1)某同學(xué)配制CuSO4溶液時(shí)，需加入一定量的硫酸溶液，用離子方程式說明其原因是___________。

(2)該同學(xué)利用制得的CuSO4溶液，進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)探究。

如圖，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a處電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式是___________。若只把Ⅱ中電極均換為惰性電極，電解時(shí)的化學(xué)反應(yīng)方程式為___________。若把Ⅱ中電極均換為惰性電極，電解液換為含有0.04mol CuSO4和0.04mol NaCl的混合溶液400mL，當(dāng)陽極產(chǎn)生的氣體為672mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）時(shí)，溶液的pH=___________（假設(shè)電解后溶液體積不變）。

Answer 1

【答案】 Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+ CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O 2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4 1

【解析】(1)硫酸中氫離子抑制銅離子水解。

(2) 實(shí)現(xiàn)鐵上鍍銅,Cu為陽極,則b為正極,a為負(fù)極,甲烷失去電子，在堿性環(huán)境下生成碳酸根離子。把Ⅱ中電極均換為惰性電極,電極硫酸銅生成Cu、氧氣、硫酸；根據(jù)電解方程式：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4 ；2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；陽極生成的氣體為氧氣、氯氣,結(jié)合離子的放電順序可以知道,先生成氯氣,結(jié)合電子守恒來計(jì)算。

(1) CuSO4屬于強(qiáng)酸弱堿鹽，發(fā)生Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+反應(yīng)，水解顯酸性，加入一定量的硫酸溶液，氫離子抑制銅離子的水解；正確答案：Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+ 。

(2) 實(shí)現(xiàn)鐵上鍍銅,Cu為陽極,則b為正極,通入的氣體氧氣，a為負(fù)極,甲烷失去電子,電極反應(yīng)為CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O；把Ⅱ中電極均換為惰性電極,電解硫酸銅，陰極生成Cu、陽極生成氧氣、硫酸，電解反應(yīng)為2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4 ；電解混合溶液時(shí),陽極上氯離子放電,電極反應(yīng)式為2Cl--2e-=Cl2↑，0.04mol氯離子只能生成0.02氯氣,即448 mL氯氣,轉(zhuǎn)移0.04mol 電子,共生成672mL 氣體,說明還有224 mL 氣體來自于水的電解，根據(jù)4OH--4e-=O2↑+2H2O知,生成224 mL 氧氣又轉(zhuǎn)移0.04mol電子,所電解過程中一共轉(zhuǎn)移0.08mol電子,陰極上先銅離子放電,電極反應(yīng)式為Cu2++2e-= Cu,現(xiàn)有0.04mol銅離子恰好完全電解析出，由此可得整個(gè)過程中消耗了0.04mol 氫氧根離子,根據(jù)水的電離方程式知,溶液中氫離子濃度為0.04 mol ,則氫離子濃度為0.1mol/L,則溶液的pH=1；正確答案: CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O；2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4 ；1。