Question

18．（1）實(shí)事證明，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)在實(shí)際中可以設(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(gè)原電池，其負(fù)極反應(yīng)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．如圖所示裝置，C、D、E、F、X、Y都是惰性電極，甲、乙中溶液的體積和濃度都相同，A、B為外接直流電源的兩極．將直流電源接通后，F(xiàn)極附近呈紅色．請回答：
①外接直流電源中A為正極，甲中電解時(shí)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(shí)間后向所得溶液中加入0.2molCu（OH）₂粉末，恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH，則電解過程中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為0.8mol．
②現(xiàn)用丙裝置給銅件鍍銀，H為鍍件（“鍍件”還是“鍍層”），當(dāng)乙中溶液的pH是13時(shí)（此時(shí)乙溶液體積為500mL），丙中鍍件上析出銀的質(zhì)量為5.4g．

Answer 1

分析 （1）常溫下屬于氧化還原反應(yīng)的放熱反應(yīng)，可設(shè)計(jì)為原電池，存在元素化合價(jià)變化的反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)；
（2）氫氧燃料堿性電池中，負(fù)極上氫氣失去電子；
（3）①將直流電源接通后，F(xiàn)極附近呈紅色，可知道氫離子在該電極放電，所以F即是陰極，并得到其他各個(gè)電極的名稱，甲中電解時(shí)的化學(xué)反應(yīng)方程式為2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，根據(jù)電解池的工作原理，要想讓電解后的電解質(zhì)復(fù)原，則遵循的原則是：出什么加什么，加入 Cu（OH）₂后溶液與電解前相同，則銅離子和氫氧根放電；
②電鍍裝置中，鍍層金屬必須做陽極，鍍件做陰極，各個(gè)電極上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)是相等的．

解答 解：（1）A．C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H＞0，為氧化還原反應(yīng)，但為吸熱反應(yīng)，不能設(shè)計(jì)為原電池，故A錯(cuò)誤；
B．NaOH（aq）+HC1（aq）=NaC1（aq）+H₂O（1）△H＜0，不屬于氧化還原反應(yīng)，不能設(shè)計(jì)為原電池，故B錯(cuò)誤；
C．2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（1）△H＜0，為氧化還原反應(yīng)，為放熱反應(yīng)，能設(shè)計(jì)為原電池，故C正確；
故答案為：C；
（2）以KOH溶液為電解質(zhì)溶液，氫氧燃料堿性電池中，負(fù)極上氫氣失去電子，負(fù)極反應(yīng)為H₂+2OH^--2e^-=2H₂O，
故答案為：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；
（3）①將直流電源接通后，F(xiàn)極附近呈紅色，說明F極顯堿性，是氫離子在該電極放電，所以F即是陰極，可得出D、F、H、Y均為陰極，C、E、G、X均為陽極，A是電源的正極，B是負(fù)極；甲中電解時(shí)的化學(xué)反應(yīng)方程式為2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，加入0.2molCu（OH）₂（相當(dāng)于CuO和H₂O）后溶液與電解前相同，根據(jù)銅元素守恒，所以析出金屬銅的物質(zhì)的量是0.2mol，陰極反應(yīng)是：2Cu²⁺+4e^-→2Cu，當(dāng)析出金屬銅的物質(zhì)的量是0.2mol時(shí)，則轉(zhuǎn)移的電子是0.4mol，當(dāng)電解掉0.2mol水時(shí)，轉(zhuǎn)移電子是0.4mol，總共轉(zhuǎn)移電子是0.8mol；
故答案為：正；2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；0.8mol；
②電鍍裝置中，鍍層金屬必須做陽極，鍍件做陰極，所以H應(yīng)該是鍍件，當(dāng)乙中溶液的pH是13時(shí)（此時(shí)乙溶液體積為500mL）時(shí)，根據(jù)電極反應(yīng)2H⁺+2e^-═H₂↑，則放電的氫離子的物質(zhì)的量為：0.1mol/l×0.5L=0.05mol，當(dāng)轉(zhuǎn)移0.05mol電子時(shí)，丙中鍍件上析出銀的質(zhì)量=108g/mol×0.05mol=5.4g，故答案為：鍍件；5.4g．

點(diǎn)評 本題考查學(xué)生有關(guān)電解池的工作原理知識，綜合性很強(qiáng)，難度中等，側(cè)重于考查學(xué)生對基礎(chǔ)知識的綜合應(yīng)用能力，要求學(xué)生熟記教材知識，學(xué)以致用．