Question

（1）电池反应通常是放热反应，下列反应在理论上可设计成原电池的化学反应是______（填序号）．此类反应具备的条件是①_

Answer 1

解题思路：（1）能设计成原电池的反应必须是自发进行的放热的氧化还原反应；

（2）燃料电池中负极上燃料失电子发生氧化反应；

（3）①当电极为惰性电极时，阳极上溶液中氯离子放电生成氯气，根据氯气的检验方法检验．

②当较活泼的金属作阳极时，阳极上金属电极失电子发生氧化反应．

③根据“电解出什么物质加入什么物质”的方法分析，根据电极反应式计算阳极上产生气体的体积；

（4）①电解硫酸钾溶液，阳极发生氧化反应，OH^-被氧化生成O₂；SO₄^2-通过阴离子交换膜向阳极移动，钾离子通过阳离子交换膜向阴极移动；

②OH^-被氧化，阳极生成H⁺和O₂，pH减小，阴极发生还原反应生成H₂和OH^-，pH增大；

③B口生成氧气，C生成氢气．

（1）能设计成原电池的反应必须是自发进行的放热的氧化还原反应，

A．C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H＞0，该反应是吸热反应，所以不能设计成原电池，故错误；

B．Ba（OH）₂•8H₂O（s）+2NH₄Cl（s）═BaCl₂（aq）+2NH₃•H₂O（ 1）+8H₂O（ 1）

△H＞0，该反应不是氧化还原反应且是吸热反应，所以不能设计成原电池，故错误；

C．CaC₂（s）+2H₂O（ 1）═Ca（OH）₂（s）+C₂H₂（g）△H＜0，该反应不是氧化还原反应，所以不能设计成原电池，故错误；

D．CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（ 1）△H＜0，该反应是自发进行的放热的氧化还原反应，所以能设计成原电池，故正确；

故答案为：D；放热、氧化还原；

（2）燃料电池中，负极上甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，

故答案为：CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O；

（3）①当石墨作电极时，阳极Y上氯离子失电子生成氯气，氯气有氧化性能和碘离子发生置换反应生成碘单质，淀粉遇碘变蓝色，所以检验氯气的方法是将湿润的淀粉KI试纸靠近Y极支管口处，试纸变蓝，说明有氯气生成．

故答案为：将湿润的淀粉KI试纸靠近Y极支管口处，试纸变蓝，说明有氯气生成．

②如果X是石墨，Y电极是铁，阳极上铁失电子生成亚铁离子，阴极上氢离子放电生成氢气，同时溶液中产生氢氧根离子，氢氧化根离子和亚铁离子反应；生成白色的氢氧化铁，氢氧化亚铁不稳定，易被空气中氧气氧化生成红褐色的氢氧化铁，所以看到的现象是：白色固体迅速变灰绿色，最终变成红褐色，

故答案为：白色固体迅速变灰绿色，最终变成红褐色；

③若X和Y均为惰性电极，a为一定浓度的硫酸铜溶液，通电后，阴极上铜离子放电，阳极上氢氧根离子放电，所以发生的总反应化学方程式为2CuSO₄+2H₂O

通电

.

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，

Cu（OH）₂从组成上可看成CuO•H₂O，加入0.05 mol Cu（OH）₂后恰好恢复到电解前的浓度和pH，根据原子守恒知，相当于阴极上析出0.05mol氢气和0.05mol铜，根据电解前后元素化合价计算需要转移电子的物质的量=0.05mol×（2-0）+0.05mol×（1-0）×2=0.2mol，

故答案为：2CuSO₄+2H₂O

通电

.

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄； 0.2；

（4）①电解硫酸钾溶液，阳极发生氧化反应，OH^-被氧化生成O₂，电极方程式为，SO₄^2-通过阴离子交换膜向阳极移动，钾离子通过阳离子交换膜向阴极移动，由电荷守恒知钾离子数目大于硫酸根离子数目，

故答案为：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；＜；

②OH^-被氧化，阳极生成H⁺和O₂，pH减小，阴极发生还原反应生成H₂和OH^-，pH增大，则pHb＜a＜c＜d，故答案为：b＜a＜c＜d；

③B口生成氧气，C生成氢气，物质的量之比为1：2，则质量之比为32：4=8：1，

故答案为：8：1．

点评：

本题考点： 原电池和电解池的工作原理；化学电源新型电池；电解原理．

考点点评： 本题考查了电解原理、原电池的设计、原电池原理等知识点，明确原电池的构成条件，再结合原电池正负极及电解池阴阳极上得失电子来分析解答，并会写其电极反应式，难点是（3）③，很多同学往往认为阴极上只析出铜而导致错误，为易错点，难度中等．