Question

CuSO₄溶液是中学化学及工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

Cu²⁺+2H₂OCu（OH）₂+2H⁺

．
（2）该同学利用制得的CuSO₄溶液，进行以下实验探究．
①图一是根据反应Zn+CuSO₄=Cu+ZnSO₄设计成的锌铜原电池．电解质溶液甲是

ZnSO₄

（填“ZnSO₄”或“CuSO₄”）溶液；Cu极的电极反应式是

Cu²⁺+2e^-=Cu

．

②图二中，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b处通入的是

O₂

（填“CH₄”或“O₂”），a处电极上发生的电极反应式是

CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O

．若把II中电极均换为惰性电极，电解时的化学反应方程式为

2CuSO₄+2H₂O

电解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄

．若把II中电极均换为惰性电极，电解液换为含有0.04molCuSO₄和0.04molNaCl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=

1

（假设电解后溶液体积不变）．
（3）将蓝矾（CuSO₄?5H₂O）、生石灰和水按一定比例混合，即可得到波尔多液（杀菌剂），其有效成分为难溶的碱式硫酸铜[xCuSO₄?yCu（OH）₂]．为测定某碱式硫酸铜的组成进行了如下实验：取等质量的碱式硫酸铜样品两份，一份滴加稀盐酸至恰好完全溶解，另一份高温灼烧后只得到CuO固体．所得数据显示n（HCl）：n（CuO）=3：2，则该碱式硫酸铜的化学式中x：y=

1：3

．

Answer 1

分析：（1）铜离子水解，加硫酸抑制水解；
（2）①负极为Zn，电解质溶液中含锌离子；Cu为正极，得到电子发生还原反应；
②铁上镀铜，则Cu为阳极，Cu电极与b相连，b为原电池的正极，a为负极；惰性电极电解硫酸铜溶液生成硫酸、Cu、氧气；II中电极均换为惰性电极，电解液换为含有0.04molCuSO₄和0.04molNaCl的混合溶液400mL，阳极发生2Cl^--2e^-=Cl₂↑、4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，阳极产生的气体为672mL为氯气和氧气，以此计算；
（3）利用xCuSO₄?yCu（OH）₂～yCuCl₂～2yHCl～（x+y）CuO，结合n（HCl）：n（CuO）=3：2来计算．

解答：解：（1）铜离子水解，加硫酸抑制水解，水解离子反应为Cu²⁺+2H₂OCu（OH）₂+2H⁺，故答案为：Cu²⁺+2H₂OCu（OH）₂+2H⁺；
（2）①负极为Zn，电解质溶液中含锌离子，则电解质溶液甲为ZnSO₄，Cu为正极，得到电子发生还原反应，电极反应为Cu²⁺+2e^-=Cu，故答案为：ZnSO₄；Cu²⁺+2e^-=Cu；
②铁上镀铜，则Cu为阳极，Cu电极与b相连，b为原电池的正极，即b处通入O₂，a处电极上发生的电极反应式是CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，
惰性电极电解硫酸铜溶液生成硫酸、Cu、氧气，该电解反应为2CuSO₄+2H₂O

电解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，
II中电极均换为惰性电极，电解液换为含有0.04molCuSO₄和0.04molNaCl的混合溶液400mL，阳极发生2Cl^--2e^-=Cl₂↑、4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，阳极产生的气体为672mL为氯气和氧气，
气体的总物质的量为

0.672L

22.4L/mol

=0.03mol，由2Cl^--2e^-=Cl₂↑可知，氯气为0.02mol，所以氧气为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，
故答案为：O₂；CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；2CuSO₄+2H₂O

电解  .

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

点评：本题主要考查原电池及利用守恒法的计算，题目综合性较大，涉及盐类水解、原电池、电解池、利用关系式计算等，注重对高考常考考点的考查，且注重知识的迁移和能力提升的训练，题目难度中等．