Question

1．（1）事實(shí)證明，能設(shè)計(jì)成原電池的反應(yīng)通常是放熱反應(yīng)，下列化學(xué)反應(yīng)在理論上可以設(shè)計(jì)成原電池的是C．
A．C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H＞0
B．NaOH（aq）+HC1（aq）═NaC1（aq）+H₂O（1）△H＜0
C．2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（1）△H＜0
（2）以KOH溶液為電解質(zhì)溶液，依據(jù)所選反應(yīng)設(shè)計(jì)一個原電池，其負(fù)極的電極反應(yīng)式為H₂+2OH^--2e^-=2H₂O．
（3）電解原理在化學(xué)工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用．現(xiàn)將你設(shè)計(jì)的原電池通過導(dǎo)線與右圖中電解池相連，其中a為電解液，X和Y均為惰性電極，則：
①若a為CuSO₄溶液，則電解時的化學(xué)反應(yīng)方程式為2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄．通過一段時間后，向所得溶液中加入0.2molCuO粉末，恰好恢復(fù)電解前的濃度和pH，則電解過程中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為0.4mol．
②若電解含有0.04molCuSO₄和0.04molNaCl的混合溶液400ml，當(dāng)陽極產(chǎn)生的氣體672mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）時，溶液的pH=1（假設(shè)電解后溶液體積不變）．

Answer 1

分析 （1）能設(shè)計(jì)成原電池的反應(yīng)通常是放熱反應(yīng)，且必須是能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)；
（2）原電池中，負(fù)極上還原劑失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；
（3）①若電解硫酸銅溶液時，陽極上氫氧根離子放電，陰極上銅離子放電，據(jù)此寫出電池反應(yīng)式，根據(jù)銅和轉(zhuǎn)移電子正極的關(guān)系式計(jì)算；
②根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒計(jì)算陰極上析出的物質(zhì)，再根據(jù)氧氣計(jì)算生成的C（H⁺），從而得出其pH．

解答 解：（1）能設(shè)計(jì)成原電池的反應(yīng)通常是放熱反應(yīng)，且必須是能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，
A．該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以不能設(shè)計(jì)成原電池，故不選；
B．該反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng)，所以不能設(shè)計(jì)成原電池，故不選；
C．該反應(yīng)是放熱反應(yīng)且能自發(fā)的進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，所以能設(shè)計(jì)成原電池，故選；
故選C；
（2）以KOH溶液為電解質(zhì)溶液的氫氧燃料電池中，負(fù)極上氫氣失電子，電極反應(yīng)式為：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O，故答案為：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；
（3）①電解硫酸銅溶液時，陽極上生成氧氣，陰極上生成銅，同時溶液中生成硫酸，所以電池反應(yīng)式為：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，根據(jù)銅原子守恒知，氧化銅和銅的比是1：1，所以0.2molCuO能生成0.2mol銅，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=0.2mol×2=0.4mol，
故答案為：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；0.4mol；
②電解含有0.04molCuSO₄和0.04molNaCl的混合溶液400ml，陽極上先生成氯氣后生成氧氣，陰極上先生成銅，后生成氫氣，陽極上氯氣完全析出時，氯氣的體積=$\frac{0.04mol}{2}$×22.4L/mol=448mL＜672mL，所以陽極上還有224mL氧氣，陽極上轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=0.04mol×1+$\frac{0.224L}{22.4L/mol}$×4=0.08mol，陰極上銅完全析出時，需要電子的物質(zhì)的量=0.04mol×2=0.08mol，所以陰極上不析出氫氣，生成224mL氧氣時，陽極附近同時生成C（H⁺）=$\frac{\frac{0.224}{22.4}×4mol}{0.4L}$=0.1mol/L，所以溶液的pH=1，
故答案為：1．

點(diǎn)評 本題考查構(gòu)成原電池的條件、電解池的有關(guān)計(jì)算等知識點(diǎn)，難點(diǎn)是（3）中溶液pH的計(jì)算，只有明確陰陽極上析出的物質(zhì)才能正確解答，為易錯點(diǎn)．