Question

18．（1）實事證明，能設計成原電池的反應通常是放熱反應，下列化學反應在實際中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，依據所選反應設計一個原電池，其負極反應的電極反應式為H₂+2OH^--2e^-=2H₂O．
（3）電解原理在化學工業(yè)中有著廣泛的應用．如圖所示裝置，C、D、E、F、X、Y都是惰性電極，甲、乙中溶液的體積和濃度都相同，A、B為外接直流電源的兩極．將直流電源接通后，F極附近呈紅色．請回答：
①外接直流電源中A為正極，甲中電解時的化學反應方程式為2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，通過一段時間后向所得溶液中加入0.2molCu（OH）₂粉末，恰好恢復到電解前的濃度和pH，則電解過程中轉移的電子的物質的量為0.8mol．
②現用丙裝置給銅件鍍銀，H為鍍件（“鍍件”還是“鍍層”），當乙中溶液的pH是13時（此時乙溶液體積為500mL），丙中鍍件上析出銀的質量為5.4g．

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將直流電源接通后，F極附近呈紅色，可知道氫離子在該電極放電，所以F即是陰極，并得到其他各個電極的名稱，甲中電解時的化學反應方程式為2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，根據電解池的工作原理，要想讓電解后的電解質復原，則遵循的原則是：出什么加什么，加入 Cu（OH）₂后溶液與電解前相同，則銅離子和氫氧根放電；
②電鍍裝置中，鍍層金屬必須做陽極，鍍件做陰極，各個電極上轉移的電子數是相等的．

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將直流電源接通后，F極附近呈紅色，說明F極顯堿性，是氫離子在該電極放電，所以F即是陰極，可得出D、F、H、Y均為陰極，C、E、G、X均為陽極，A是電源的正極，B是負極；甲中電解時的化學反應方程式為2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，加入0.2molCu（OH）₂（相當于CuO和H₂O）后溶液與電解前相同，根據銅元素守恒，所以析出金屬銅的物質的量是0.2mol，陰極反應是：2Cu²⁺+4e^-→2Cu，當析出金屬銅的物質的量是0.2mol時，則轉移的電子是0.4mol，當電解掉0.2mol水時，轉移電子是0.4mol，總共轉移電子是0.8mol；
故答案為：正；2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；0.8mol；
②電鍍裝置中，鍍層金屬必須做陽極，鍍件做陰極，所以H應該是鍍件，當乙中溶液的pH是13時（此時乙溶液體積為500mL）時，根據電極反應2H⁺+2e^-═H₂↑，則放電的氫離子的物質的量為：0.1mol/l×0.5L=0.05mol，當轉移0.05mol電子時，丙中鍍件上析出銀的質量=108g/mol×0.05mol=5.4g，故答案為：鍍件；5.4g．

點評 本題考查學生有關電解池的工作原理知識，綜合性很強，難度中等，側重于考查學生對基礎知識的綜合應用能力，要求學生熟記教材知識，學以致用．