Question

CuSO₄溶液是中学化学及农业生产中常见的一种试剂。

(1)某同学配制CuSO₄溶液时，需加入一定量的硫酸溶液，用离子方程式说明其原因是___________。

(2)该同学利用制得的CuSO₄溶液，进行以下实验探究。

如图，Ⅰ是甲烷燃料电池（电解质溶液为KOH溶液）的结构示意图，该同学想在Ⅱ中实现铁上镀铜，则a处电极上发生的电极反应式是___________。若只把Ⅱ中电极均换为惰性电极，电解时的化学反应方程式为___________。若把Ⅱ中电极均换为惰性电极，电解液换为含有0.04mol CuSO₄和0.04mol NaCl的混合溶液400mL，当阳极产生的气体为672mL（标准状况下）时，溶液的pH=___________（假设电解后溶液体积不变）。

Answer

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

【解析】(1)硫酸中氢离子抑制铜离子水解。

(2) 实现铁上镀铜,Cu为阳极,则b为正极,a为负极,甲烷失去电子，在碱性环境下生成碳酸根离子。把Ⅱ中电极均换为惰性电极,电极硫酸铜生成Cu、氧气、硫酸；根据电解方程式：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4 ；2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑；阳极生成的气体为氧气、氯气,结合离子的放电顺序可以知道,先生成氯气,结合电子守恒来计算。

(1) CuSO4属于强酸弱碱盐，发生Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+反应，水解显酸性，加入一定量的硫酸溶液，氢离子抑制铜离子的水解；正确答案：Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+ 。

(2) 实现铁上镀铜,Cu为阳极,则b为正极,通入的气体氧气，a为负极,甲烷失去电子,电极反应为CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O；把Ⅱ中电极均换为惰性电极,电解硫酸铜，阴极生成Cu、阳极生成氧气、硫酸，电解反应为2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4 ；电解混合溶液时,阳极上氯离子放电,电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，0.04mol氯离子只能生成0.02氯气,即448 mL氯气,转移0.04mol 电子,共生成672mL 气体,说明还有224 mL 气体来自于水的电解，根据4OH--4e-=O2↑+2H2O知,生成224 mL 氧气又转移0.04mol电子,所电解过程中一共转移0.08mol电子,阴极上先铜离子放电,电极反应式为Cu2++2e-= Cu,现有0.04mol铜离子恰好完全电解析出，由此可得整个过程中消耗了0.04mol 氢氧根离子,根据水的电离方程式知,溶液中氢离子浓度为0.04 mol ,则氢离子浓度为0.1mol/L,则溶液的pH=1；正确答案: CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O；2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4 ；1。