Question

【題目】(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．C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H>0
B．2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) △H<0

C．NaOH(aq)+HC1(aq)=NaC1(aq)+H2O(1) △H<0

(2) 以KOH溶液為電解質(zhì)溶液，依據(jù)題（1）所選反應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，其負(fù)極的電極反應(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(guò)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(shí)的化學(xué)反應(yīng)方程式為___________________。

②若電解含有0.04molCuSO4和0.04molNaCl的混合溶液400ml，當(dāng)陽(yáng)極產(chǎn)生的氣體672 mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）時(shí)，溶液的c（H+） = _____（假設(shè)電解后溶液體積不變）。

Answer 1

【答案】B H2 - 2e一 + 2 OH一= 2 H2O 2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4 0.1mol/L

【解析】

（1）根據(jù)原電池原理和題給信息知，能設(shè)計(jì)成原電池的反應(yīng)必須是放熱的氧化還原反應(yīng)；

（2）以KOH溶液為電解質(zhì)溶液的氫氧燃料電池中，負(fù)極上氫氣得電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水；

（3）關(guān)鍵是明確電解原理，特別是溶液中離子的放電順序。

（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A錯(cuò)誤；

B.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B正確；

C.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C錯(cuò)誤。

故選B。
（2）將反應(yīng)2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) △H<0，設(shè)計(jì)成原電池，該電池為燃料電池。依據(jù)原電池原理：負(fù)極區(qū)發(fā)生氧化反應(yīng)，正極區(qū)發(fā)生還原反應(yīng)，燃料H2在負(fù)極區(qū)反應(yīng)，助燃劑O2在正極區(qū)參加反應(yīng)，結(jié)合以KOH溶液為電解質(zhì)溶液，其負(fù)極電極反應(yīng)式為：H2 - 2e- + 2 OH-= 2 H2O，故答案為：H2 - 2e- + 2 OH-= 2 H2O。

（3）①電解硫酸銅溶液時(shí)，陽(yáng)極上生成氧氣，陰極上生成銅，同時(shí)溶液中生成硫酸，所以電池反應(yīng)式為：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，故答案為：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4。

②電解含有0.04mol CuSO4和0.04mol NaCl的混合溶液400mL，陽(yáng)極首先是氯離子放電，生成氯氣，其次是溶液中的OH－放電，生成氧氣。由于氯離子的物質(zhì)的量是0.04mol，若其完全放電，則可生成氯氣0.02mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是448mL。但陽(yáng)極實(shí)際生成氣體的體積為672mL，則其中必定含有氧氣的物質(zhì)的量是0.01mol，則反應(yīng)中共轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是0.08mol。陰極首先是銅離子放電，其次是溶液中的氫離子放電。0.04mol銅離子恰好得到0.08mol電子，生成0.04mol單質(zhì)銅，所以電解后溶液中的溶質(zhì)是0.02mol硫酸鈉和0.02mol硫酸，則溶液中氫離子的濃度是0.04mol÷0.4L＝0.1mol/L，故答案為：0.1mol/L。