Question

【題目】在我們的日常生活中，電化學(xué)技術(shù)與我們密切相關(guān)。根據(jù)所學(xué)電化學(xué)知識(shí)，回答下列問題：

(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_____________。

A．CH4(g)+O2(g)=CO2(g)+H2O(g) △H<0

B．NaOH(aq)+HC1(aq)=NaC1(aq)+H2O(l) △H<0

C．2H2O(l)=2H2(g)+O2(g) △H＞0

(2)以熔融KCO3為電解質(zhì)溶液，依據(jù)所選反應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為______________________________。

(3)電解原理在化學(xué)工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用�，F(xiàn)將你設(shè)計(jì)的原電池通過導(dǎo)線與下圖中電解池相連，其中，a為電解液，X和Y是兩塊電極板，則：

①若X和Y均為惰性電極，a為MgCl2溶液，則電解時(shí)的化學(xué)反應(yīng)方程式為______________________________。

②若X和Y為惰性電極，a為CuSO4溶液，通電一段時(shí)間后，向所得溶液中加入0.2mol Cu(OH)2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_________________。

③若X、Y分別為鐵和銅，a為H2SO4溶液，則電解池的總反應(yīng)式為___________________________。

(4)現(xiàn)有有一種新型的高能電池——鈉硫電池（熔融的鈉、硫?yàn)閮蓸O，以Na+導(dǎo)電的β-Al2O3陶瓷作固體電解質(zhì)），反應(yīng)式為：2Na＋xS Na2Sx，上述電解都是用該電池作電源（如圖）該電池的正極反應(yīng)為______________________。

Answer 1

【答案】A CH4-8e- +4CO32-=5CO2+2H2O MgCl2+2H2O Cl2↑+H2↑+Mg(OH)2↓ 0.8mol Cu+2H2OCu(OH)2+H2↑

【解析】

(3)電解質(zhì)中與電源負(fù)極相連的為陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，與電源正極相連的為陽(yáng)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，即X為陰極，Y為陽(yáng)極。

(1)首先要設(shè)計(jì)成原電池必須是氧化還原反應(yīng)，則B不可行，能設(shè)計(jì)成原電池的反應(yīng)通常是放熱反應(yīng)，即△H<0，所以A符合；

(2)所選反應(yīng)為CH4(g)+O2(g)=CO2(g)+H2O(g) ，原電池中負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，所以負(fù)極反應(yīng)物為甲烷，失電子被氧化，結(jié)合電解質(zhì)為熔融KCO3，可得電極反應(yīng)方程式為：CH4-8e- +4CO32-=5CO2+2H2O；

(3)①電解過程中，陽(yáng)離子在陰極放電，MgCl2溶液中H+先于Mg2+反應(yīng)，所以陽(yáng)極氫離子得電子生成氫氣，陰離子在陽(yáng)極放電，Cl-先于OH-反應(yīng)，失電子生成氯氣，溶液中剩余的Mg2+和OH-結(jié)合生成Mg(OH)2，所以電解時(shí)總反應(yīng)為：MgCl2+2H2O Cl2↑+H2↑+Mg(OH)2↓；

②電解CuSO4溶液時(shí)陰極先是銅離子反應(yīng)，當(dāng)Cu2+反應(yīng)完后H+反應(yīng)，但陽(yáng)極一直是OH-放電生成O2，向所得溶液中加入0.2mol Cu(OH)2粉末，恰好恢復(fù)電解前的濃度和pH，說明電解過程中陽(yáng)極產(chǎn)生的氧氣為0.2mol，生成1個(gè)氧氣分子轉(zhuǎn)移4個(gè)電子，所以生成0.2mol O2轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為0.8mol；

③若Y為銅，即電解池的陽(yáng)極為銅，此時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)為：Cu-2e-+2H2O= Cu(OH)2+2 H+，陰極為H+反應(yīng)，電極方程式為：2H++2e-=H2，所以總反應(yīng)為：Cu+2H2OCu(OH)2+H2↑；

(4)由原電池原理可知放電時(shí)，S得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以S作正極，正極反應(yīng)為xS+2e-=Sx2-。