Question

9．（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溶液為電解質溶液，依據(jù)所選反應設計一個原電池，其負極的電極反應式為H₂+2OH^--2e^-=2H₂O．
（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圖中電解池相連，其中a為電解液，X和Y均為電極，則：
①用該裝置制備氯氣，電解質溶液為NaCl，X和Y均為惰性電極，X極發(fā)生的電極反應為2H⁺+2e^-=H₂↑，反應一段時間后，X極附近的pH增大（填“增大”“下降”或“不變”）．
②用該裝置在銀片上鍍銅，X的電極材料為銀，Y的電極材料為銅，電解液為硫酸銅溶液．當電解轉移的電子的物質的量為0.1mol時，銀片上鍍上的銅的質量為3.2g．（已知M（Cu）=64g/mol）
③用該裝置精煉銅，以CuSO₄溶液為電解液進行電解，應選擇純銅作X電極（填“X”或“Y”），陰極上發(fā)生的反應為Cu²⁺+2e^-=Cu．

Answer 1

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，負極上氫氣失去電子；
（3）①根據(jù)電源與電極的連接方式判斷電解池陰陽極，然后寫出根據(jù)電解原理寫出X極的電極反應式，并判斷X附近溶液pH變化；
②依據(jù)電鍍原理，鍍層金屬做電解池的陽極，待鍍物質做陰極，電解質溶液是含鍍層金屬離子的溶液；根據(jù)電極反應式計算出生成銅的質量；
③依據(jù)電極精煉銅是粗銅做陽極，精銅做陰極，含銅離子的鹽溶液做電解質溶液；陰極上銅離子得到電子生成銅單質．

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．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B錯誤；
C．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C正確；
故答案為：C；
（2）以KOH溶液為電解質溶液，氫氧燃料堿性電池中，負極上氫氣失去電子，負極反應為：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O，
故答案為：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；
（3）①連接電源正極的Y為陽極、連接電源負極的X為陰極，X為陰極，電解過程中發(fā)生還原反應，電極反應式為：2H⁺+2e^-=H₂↑，由于水電離的氫離子得到電子生成氫氣，則電解一段時間后X附近溶液的pH增大，
故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；增大；
②若用此裝置在銀片上鍍銅，依據(jù)電鍍原理，鍍層金屬銅做電解池的陽極（Y），待鍍物質銀做陰極（X），電解質溶液是含鍍層金屬離子銅離子的溶液，可以為硫酸銅溶液；陽極電極反應為：Cu-2e^-=Cu²⁺；陰極電極反應為：Cu²⁺+2e^-=Cu，當電解轉移的電子的物質的量為0.1mol時，根據(jù)電極反應式可知，生成銅的質量為：64g/mol×0.1mol×$\frac{1}{2}$=3.2g，
故答案為：銀；銅；硫酸銅溶液；3.2；
③電極精煉銅是粗銅做陽極，純銅做陰極，含銅離子的鹽溶液做電解質溶液，連接電源正極的Y為陽極、連接電源負極的X為陰極，則純銅連接X；電解質溶液是含鍍層金屬離子-銅離子的溶液，陽極電極反應為：Cu-2e-=Cu²⁺，陰極電極反應為：Cu²⁺+2e^-=Cu，
故答案為：X；Cu²⁺+2e^-=Cu．

點評 本題考查原電池、電解池工作原理較強綜合應用，題目難度中等，涉及構成原電池的條件和電極反應書寫、電解池的有關電極反應書寫、電解精煉、電鍍等電解原理的應用等知識點，題目難度中等，試題知識點較多、綜合性較強，充分考查學生的分析、理解能力及靈活應用基礎知識的能力．