Question

（1）某同學(xué)利用CuSO₄溶液，進(jìn)行以下實(shí)驗(yàn)探究．

①圖一是根據(jù)反應(yīng)Zn+CuSO₄═Cu+ZnSO₄ 設(shè)計(jì)成的鋅銅原電池．Cu極的電極反應(yīng)式是

 

，鹽橋中是含有瓊膠的KCl飽和溶液，電池工作時(shí)K⁺向

 

移動(dòng)（填“甲”或“乙”）．
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(shí)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(yīng)式是

 

；當(dāng)銅電極的質(zhì)量減輕3.2g，則消耗的CH₄在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為

 

L．
（2）反應(yīng)一段時(shí)間后，燃料電池的電解質(zhì)溶液完全轉(zhuǎn)化為K₂CO₃溶液，以下關(guān)系正確的是

 

．
A．c（K⁺）+c（H⁺）=c（HCO₃^-）+c（CO₃^2-）+c（OH^-）  B．c（OH^-）=c（H⁺）+c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃）
C．c（K⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（H⁺）＞c（OH^-）           D．c（K⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-）
E．c（K⁺）=2c（CO₃^2-）+c（HCO₃^-）+c（H₂CO₃）

Answer 1

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）①負(fù)極為Zn，Cu為正極，正極上銅離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，溶液中陽離子向正極移動(dòng)；
②鐵上鍍銅，則Cu為陽極，Cu電極與b相連，b為原電池的正極，正極上氧氣得電子，a為負(fù)極，負(fù)極上甲烷失電子；根據(jù)轉(zhuǎn)移的電子守恒計(jì)算；
（2）A、根據(jù)電荷守恒判斷；
B、根據(jù)質(zhì)子恒等式判斷；
C、根據(jù)K₂CO₃溶液呈堿性判斷；
D、溶液中OH^-來源于水的電離，HCO₃^-、CO₃^2-水解，則c（OH^-）＞c（HCO₃^-）；
E、根據(jù)物料守恒判斷．

解答： 解：（1）①負(fù)極為Zn，Cu為正極，正極上銅離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為Cu²⁺+2e^-=Cu，溶液中陽離子向正極移動(dòng)，即K⁺向乙中移動(dòng)，
故答案為：Cu²⁺+2e^-=Cu；乙；
②鐵上鍍銅，則Cu為陽極，Cu電極與b相連，b為原電池的正極，即b處通入O₂，a處電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式是CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，當(dāng)銅電極的質(zhì)量減輕3.2g，則n（Cu）=

3.2g

64g/mol

=0.05mol，已知Cu電極的反應(yīng)為Cu-2e^-=Cu²⁺，所以轉(zhuǎn)移電子為0.1mol，燃料電池中CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，則n（CH₄）=

1

8

n（e^-）=0.125mol，所以消耗的CH₄在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為0.125mol×22.4L/mol=0.28L；
故答案為：O₂；CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；0.28；
（2）A、電荷不守恒，其電荷守恒為：c（K⁺）+c（H⁺）=c（HCO₃^-）+2c（CO₃^2-）+c（OH^-），故A錯(cuò)誤；
B、溶液中OH^-來源于水的電離及CO₃^2-、HCO₃^-與水的水解反應(yīng)，每產(chǎn)生1個(gè)H₂CO₃，分子，生成2個(gè)OH^-，故c（OH^-）=c（H⁺）+c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃），故B正確；
C、K₂CO₃溶液呈堿性判斷，故c（H⁺）＜c（OH^-），故C錯(cuò)誤；
D、溶液中OH^-來源于水的電離，HCO₃^-、CO₃^2-水解，所以c（OH^-）＞c（HCO₃^-），鹽類水解很微弱，所以c（CO₃^2-）＞c（OH^-），故c（K⁺）＞c（CO₃^2-）＞c（OH^-）＞c（HCO₃^-），故D正確；
E、根據(jù)物料守恒c（K⁺）=2c（CO₃^2-）+2c（HCO₃^-）+2c（H₂CO₃），故E錯(cuò)誤；
故選：BD．

點(diǎn)評(píng)：本題考查鹽類水解、原電池、電鍍、離子濃度大小比較，是對所學(xué)知識(shí)的綜合考查，難度較大，離子濃度大小比較、電極反應(yīng)式書寫為易錯(cuò)點(diǎn)．