Question

【題目】I．利用化學反應將儲存在物質內部的化學能轉化為電能，科學家設計出了原電池，從而為人類生產、生活提供能量。

(1)甲同學認為，所有的氧化還原反應都可以設計成原電池，你是否同意？____ (填“是”或“否”)。

(2)乙同學依據氧化還原反應：2Ag＋＋Cu=Cu2＋＋2Ag設計的原電池如圖所示：

①負極材料是_______，發生的電極反應為____________________________。

②當反應進行到一段時間后取出電極材料，測得某一電極增重了5.4 g，則該原電池反應共轉移的電子數目是________。

II．水是生命之源，也是化學反應中的主角。請回答下列問題：

(1)已知：2 mol H2完全燃燒生成液態水時放出572 kJ的熱量。

①若2 mol氫氣完全燃燒生成水蒸氣，則放出的熱量________ (填“>”“<”或“＝”)572 kJ。

②每克氫氣燃燒生成液態水時放出的熱量為________。

(2)天然氣(主要成分CH4)和氧氣反應生成二氧化碳和水，該反應為放熱的氧化還原反應，可將其設計成燃料電池，構造如圖所示，a、b兩個電極均由多孔的碳塊組成。a電極的電極反應式是____________________________。當a極轉移0.3mol電子時，b極消耗標準狀況下O2的體積為_________________mL。b極附近pH____(填“增大”、“減小”或“不變”)。

Answer 1

【答案】否 銅 Cu－2e－=Cu2＋ 0.05NA(或3.01×1022) < 143 kJ CH4－8e－＋10OH－=CO32-+7H2O 1680 增大

【解析】

I．(1)并不是所有的氧化還原反應都可以設計成原電池，例如C+CO22CO，該反應為氧化還原反應，但在高溫條件下進行，不能設計成原電池；

(2)①由反應“2Ag++Cu=Cu2++2Ag”可知，在反應中，Cu被氧化，失電子，應為原電池的負極，反應式為Cu-2e-=Cu2+；

②銀電極上發生反應Ag++e-=Ag，因此銀電極質量變大，當銀電極質量增加5.4g，則n(Ag)=0.05mol，根據電極反應Ag++e-=Ag，可知導線中通過的電子的物質的量為0.05mol，數目為0.05NA(或3.01×1022)；

II．(1)①水蒸氣變成液態水會放出熱量，根據蓋斯定律可知若2 mol氫氣完全燃燒生成水蒸氣，則放出的熱量<572kJ；

②2mol氫氣的質量為4g，所以1g氫氣燃燒生成液態水時放出的熱量為=143 kJ；

(2)a電極通入甲烷，甲烷失電子被氧化，電解質溶液為堿性，所以生成碳酸根，電極方程式為：CH4－8e－＋10OH－=CO32-+7H2O；反應過程中O2→H2O，每個氧氣分子得到4個電子，所以轉移0.3mol電子時，消耗的氧氣為=0.075mol，標況下體積為0.075mol×22.4L/mol=1.68L=1680mL；b電極電極方程式為O2+2H2O+4e-=4OH-，所以電極附近pH增大。