Question

（1）事實證明，能設計成原電池的反應通常是放熱反應，下列化學反應在理論上可以設計成原電池的是

 

．
A．C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H＞0
B．2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H＜0
C．NaOH（aq）+HCl（aq）=NaCl（aq）+H₂O（l）△H＜0
（2）以KOH溶液為電解質溶液，依據所選反應設計一個原電池，其正極的電極反應式為

 

．
（3）電解原理在化學工業中有著廣泛的應用．現將你設計的原電池通過導線與圖中電解池相連，其中a為電解液，X和Y均為惰性電極，則：
①若a為CuSO₄溶液，則電解時的化學反應方程式為

 

．
②若電解含有0.04mol CuSO₄和0.04mol NaCl的混合溶液400ml，當陽極產生的氣體672mL（標準狀況下）時，溶液的pH=

 

（假設電解后溶液體積不變）．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理,電解原理

專題：電化學專題

分析：（1）常溫下屬于氧化還原反應的放熱反應，可設計為原電池，存在元素化合價變化的反應為氧化還原反應；
（2）氫氧燃料堿性電池中，正極上氧氣得電子發生還原反應；
（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，據此寫出電池反應式；
②根據轉移電子守恒計算陰極上析出的物質，再根據氧氣計算生成的C（H⁺），從而得出其pH．

解答： 解：（1）A．C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H＞0，為氧化還原反應，但為吸熱反應，不能設計為原電池，故A錯誤；
B．2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（1）△H＜0，為氧化還原反應，為放熱反應，能設計為原電池，故B正確；
C．NaOH（aq）+HC1（aq）=NaC1（aq）+H₂O（1）△H＜0，不屬于氧化還原反應，不能設計為原電池，故C錯誤；
故選B；
（2）以KOH溶液為電解質溶液，氫氧燃料堿性電池中，正極上氧氣得電子和水反應生成氫氧根離子，電極反應式為：O₂+4e^一+2 H₂O=4OH^一，故答案為：O₂+4e^一+2 H₂O=4OH^一；
（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，所以電池反應式為：2CuSO₄+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，故答案為：2CuSO₄+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；
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=

0.04mol

2

×22.4L/mol=448mL＜672mL，所以陽極上還有224mL氧氣，陽極上轉移電子的物質的量=0.04mol×1+

0.224L

22.4L/mol

=0.08mol，陰極上銅完全析出時，需要電子的物質的量=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⁺）=

0.224L 22.4L/mol ×4

0.4L

=0.1mol/L，所以溶液的pH=1，
故答案為：1．

點評：本題考查構成原電池的條件、電解池的有關計算等知識點，難點是（3）中溶液pH的計算，只有明確陰陽極上析出的物質才能正確解答，為易錯點