Question

2．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．
（1）某同學(xué)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⁺+2H₂O?Cu（0H）₂+2H⁺．
（2）該同學(xué)利用制得的CuSO₄溶液，進(jìn)行以下實驗探究．
①圖一是根據(jù)反應(yīng)Zn+CuSO₄=Cu+ZnSO₄設(shè)計成的鋅銅原電池．電解質(zhì)溶液甲是ZnSO₄（填“ZnSO₄”或“CuSO₄”）溶液；Cu極的電極反應(yīng)式是Cu²⁺+2e^-=Cu．

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中實現(xiàn)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(yīng)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(xué)反應(yīng)方程式為2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;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0.04mol 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，溶液的pH1（假設(shè)電解后溶液體積不變）．
（3）將藍(lán)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(jìn)行了如下實驗：取等質(zhì)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(shù)據(jù)顯示n（HCl）：n（CuO）=3：2，則該堿式硫酸銅的化學(xué)式中x：y=1：3．

Answer 1

分析 （1）硫酸中氫離子抑制銅離子水解；
（2）①甲中不能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，甲中電極為Zn，為負(fù)極，則Cu為正極，銅離子得到電子；
②實現(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；把Ⅱ中電極均換為惰性電極，電極硫酸銅生成Cu、氧氣、硫酸；
結(jié)合2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+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知，先生成氯氣，結(jié)合電子守恒來計算；
（3）利用xCuSO₄•yCu（OH）₂～yCuCl₂～2yHCl～（x+y）CuO，結(jié)合n（HCl）：n（CuO）=3：2來計算．

解答 解：（1）硫酸中氫離子抑制銅離子水解，離子反應(yīng)為Cu²⁺+2H₂O?Cu（0H）₂+2H⁺，故答案為：Cu²⁺+2H₂O?Cu（0H）₂+2H⁺；
（2）①甲中不能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，甲中電極為Zn，為負(fù)極，電解質(zhì)溶液甲是ZnSO₄，則Cu為正極，銅離子得到電子，電極反應(yīng)為Cu²⁺+2e^-=Cu，
故答案為：ZnSO₄；Cu²⁺+2e^-=Cu；
②實現(xiàn)鐵上鍍銅，Cu為陽極，則b為正極，通入的氣體O₂，a為負(fù)極，甲烷失去電子，電極反應(yīng)為CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；把Ⅱ中電極均換為惰性電極，電極硫酸銅生成Cu、氧氣、硫酸，電解反應(yīng)為2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；
由離子的放電順序可知，先生成氯氣，陽極生成的氣體為氧氣、氯氣，陽極產(chǎn)生的氣體為672mL，n=0.03mol，
2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+H₂↑+Cl₂↑，
2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，
陽極生成0.03mol的氣體，其中先是氯離子失電子，0.04mol氯離子失去0.04mol電子，生成0.02mol的氯氣，另外的0.01mol氣體是氫氧根離子失電子生成的氧氣，可知0.04mol氫氧根失去0.04mol電子，電子共失去0.08mol；同時在陰極銅離子得電子，0.08mol電子剛好還原出0.04mol銅，這樣就沒有氫離子得電子，即在陽極電解掉0.04mol氫氧根離子，也就是留下了0.04mol氫離子，氫離子濃度為$\frac{0.04mol}{0.4L}$=0.1mol/L，pH=1，
故答案為：O₂；CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;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(guān)系式計算等，注重對高考常考考點的考查，且注重知識的遷移和能力提升的訓(xùn)練，題目難度中等．