Question

【題目】(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(1) △H<0

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

(2) 以KOH溶液為電解質溶液，依據題（1）所選反應設計一個原電池，其負極的電極反應式為_______。

(3) 電解原理在化學工業(yè)中有著廣泛的應用。現(xiàn)將你設計的原電池通過導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，則電解時的化學反應方程式為___________________。

②若電解含有0.04molCuSO4和0.04molNaCl的混合溶液400ml，當陽極產生的氣體672 mL（標準狀況下）時，溶液的c（H+） = _____（假設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）根據原電池原理和題給信息知，能設計成原電池的反應必須是放熱的氧化還原反應；

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

（3）關鍵是明確電解原理，特別是溶液中離子的放電順序。

（1）能設計成原電池的反應通常是放熱反應，且必須是能自發(fā)進行的氧化還原反應，

A.該反應是吸熱反應，所以不能設計成原電池，故A錯誤；

B.該反應是放熱反應且能自發(fā)的進行氧化還原反應，所以能設計成原電池，故B正確；

C.該反應不是氧化還原反應，所以不能設計成原電池，故C錯誤。

故選B。
（2）將反應2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) △H<0，設計成原電池，該電池為燃料電池。依據原電池原理：負極區(qū)發(fā)生氧化反應，正極區(qū)發(fā)生還原反應，燃料H2在負極區(qū)反應，助燃劑O2在正極區(qū)參加反應，結合以KOH溶液為電解質溶液，其負極電極反應式為：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，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+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。由于氯離子的物質的量是0.04mol，若其完全放電，則可生成氯氣0.02mol，標準狀況下的體積是448mL。但陽極實際生成氣體的體積為672mL，則其中必定含有氧氣的物質的量是0.01mol，則反應中共轉移電子的物質的量是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單質銅，所以電解后溶液中的溶質是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。