Question

【題目】（1）原電池反應通常是放熱反應，下列反應中在理論上可設計成原電池的反應為________（填字母）， 理由是_______________________________________。

A．C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H>0

B．Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl(s)=BaCl2(aq)+2NH3·H2O(aq)+8H2O(l) △H>0

C．CaC2(s)+2H2O(l)=Ca(OH)2(s)+C2H2(g) △H <0

D．CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H <0

（2）以KOH溶液為電解質溶液，依據(jù)（1）所選反應設計原電池，其負極反應為________________。

（3）電解原理在化學工業(yè)中有著廣泛的應用，現(xiàn)將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為兩塊電極板，則：

①若X和Y均為惰性電極，a為飽和NaCl溶液，則電解時檢驗Y電極反應產物的方法是___________。

②若X和Y分別為石墨和鐵，a仍為飽和NaCl溶液，則電解過程中生成的白色固體物質露置在空氣中，可觀察到的現(xiàn)象是________________________________。

③若X和Y均為惰性電極，a為一定濃度的硫酸銅溶液，通電一段時間后，向所得溶液中加入0.1 molCuO，恰好恢復電解前的濃度和pH，則電解過程中轉移的電子的物質的量為__________。

Answer 1

【答案】 D 該反應既是氧化還原反應，又是放熱反應 CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O 將濕潤的淀粉碘化鉀試紙靠近Y極上方，若試紙變藍，說明有氯氣生成 白色固體迅速變?yōu)榛揖G色，最后變成紅褐色 0.2 mol

【解析】(1)能設計成原電池的反應必須是自發(fā)進行的放熱的氧化還原反應。A．C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g)△H＞0，該反應是吸熱反應，所以不能設計成原電池，故錯誤；B．Ba(OH)28H2O(s)+2NH4Cl(s)═BaCl2(aq)+2NH3H2O(1)+8H2O(1)△H＞0，該反應不是氧化還原反應且是吸熱反應，所以不能設計成原電池，故錯誤；C．CaC2(s)+2H2O(1)═Ca(OH)2(s)+C2H2(g)△H＜0，該反應不是氧化還原反應，所以不能設計成原電池，故錯誤；D．CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(1)△H＜0，該反應是自發(fā)進行的放熱的氧化還原反應，所以能設計成原電池，故正確；故答案為：D；該反應既是氧化還原反應，又是放熱反應；

(2)燃料電池中，負極上甲烷失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水，電極反應式為：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O，故答案為：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O；

(3)通入甲烷的電極為負極，因此Y為陽極，X為陰極。

①當石墨作電極時，陽極Y上氯離子失電子生成氯氣，氯氣有氧化性能和碘離子發(fā)生置換反應生成碘單質，淀粉遇碘變藍色，所以檢驗氯氣的方法是將濕潤的淀粉KI試紙靠近Y極支管口處，試紙變藍，說明有氯氣生成，故答案為：將濕潤的淀粉KI試紙靠近Y極支管口處，試紙變藍，說明有氯氣生成．

②如果X是石墨，Y電極是鐵，陽極上鐵失電子生成亞鐵離子，陰極上氫離子放電生成氫氣，同時溶液中產生氫氧根離子，氫氧化根離子和亞鐵離子反應；生成白色的氫氧化鐵，氫氧化亞鐵不穩(wěn)定，易被空氣中氧氣氧化生成紅褐色的氫氧化鐵，所以看到的現(xiàn)象是：白色固體迅速變灰綠色，最終變成紅褐色，故答案為：白色固體迅速變灰綠色，最終變成紅褐色；

③若X和Y均為惰性電極，a為一定濃度的硫酸銅溶液，通電后，陰極上銅離子放電，陽極上氫氧根離子放電，所以發(fā)生的總反應化學方程式為2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4，加入0.1 molCuO后恰好恢復到電解前的濃度和pH，說明電解時產生了0.1molCu，根據(jù)電極反應式：Cu2++2e-=Cu，轉移電子的物質的量為0.2mol.故答案為：0.2mol。