Question

（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．NaOH（aq）+HC1（aq）=NaC1（aq）+H₂O（1）△H＜0
C．2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（1）△H＜0
（2）電解原理在化學工業(yè)中有著廣泛的應用．現(xiàn)有電解池如圖，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

 

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

 

．
②若電解含有0.04molCuSO₄和0.04molNaCl的混合溶液400ml，當陽極產(chǎn)生的氣體672mL（標準狀況下）時，溶液的C（H⁺）=

 

（假設電解后溶液體積不變）．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學專題

分析：（1）原電池反應必須是自發(fā)進行的放熱的氧化還原反應，據(jù)此判斷；
（2）①若a為CuSO₄溶液，則X電極上銅離子放電，當銅離子放電完全后，氫離子再放電；Y電極上氫氧根離子放電；通過一段時間后，向所得溶液中加入0.2molCu（OH）₂粉末能使溶液恢復原狀，相當于加入0.2molCuO、0.2molH₂O，根據(jù)氧氣和轉移電子之間的關系式計算；
②若電解含有0.04molCuSO₄和0.04molNaCl的混合溶液400ml，陽極上先氯離子放電后氫氧根離子放電，假設陽極上氯離子完全放電，則生成n（Cl₂）=

1

2

n（NaCl）=0.02mol，當陽極產(chǎn)生的氣體672mL（標準狀況下）時，生成氣體的物質的量=

0.672L

22.4L/mol

=0.03mol＞0.02mol，在陽極上還有氧氣生成，生成氧氣的物質的量為0.01mol，陽極上轉移電子的物質的量=2n（Cl₂）+4n（O₂）=0.04mol+0.04mol=0.08mol，陰極上銅離子完全放電時轉移電子的物質的量=2×0.04mol=0.08mol，所以陰極上氫離子不放電，根據(jù)生成氧氣的量計算c（H⁺）．

解答： 解：（1）原電池反應必須是自發(fā)進行的放熱的氧化還原反應，
A．C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H＞0為吸熱反應，所以不符合，故錯誤；  
B．NaOH（aq）+HC1（aq）=NaC1（aq）+H₂O（1）△H＜0為非氧化還原反應，所以不符合，故錯誤；
C．2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（1）△H＜0為自發(fā)進行的放熱的氧化還原反應，所以符合，故正確；
故選C；
（2）①若a為CuSO₄溶液，則X電極上銅離子放電，當銅離子放電完全后，氫離子再放電，Y電極上氫氧根離子放電，所以電池反應式有2CuSO₄+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄、2H₂O

電解  .

O₂↑+2H₂↑；通過一段時間后，向所得溶液中加入0.2molCu（OH）₂粉末能使溶液恢復原狀，相當于加入0.2molCuO、0.2molH₂O，所以陰極上析出氫氣、Cu，根據(jù)原子守恒得n（H₂）=n（H₂O）=0.2mol，n（CuO）=n（Cu）=0.2mol，
設生成0.2molCu轉移電子的物質的量為x、生成0.2mol氫氣轉移電子的物質的量為y，
2CuSO₄+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄轉移電子
                2mol          4mol
                0.2mol        x
2mol：4mol=0.2mol：x
x=

4mol×0.2mol

2mol

=0.4mol
2H₂O

電解  .

O₂↑+2H₂↑ 轉移電子
             2mol   4mol
             0.2mol y
2mol：4mol=0.2mol：y
y=

4mol×0.2mol

2mol

=0.4mol，
所以轉移電子的物質的量=xmol+ymol=0.4mol+0.4mol=0.8mol；
故答案為：2CuSO₄+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄、2H₂O

電解  .

O₂↑+2H₂↑；0.8mol；
②若電解含有0.04molCuSO₄和0.04molNaCl的混合溶液400ml，陽極上先氯離子放電后氫氧根離子放電，假設陽極上氯離子完全放電，
則生成n（Cl₂）=

1

2

n（NaCl）=0.02mol，當陽極產(chǎn)生的氣體672mL（標準狀況下）時，生成氣體的物質的量=

0.672L

22.4L/mol

=0.03mol＞0.02mol，
在陽極上還有氧氣生成，生成氧氣的物質的量為0.01mol，陽極上轉移電子的物質的量=2n（Cl₂）+4n（O₂）=0.04mol+0.04mol=0.08mol，
陰極上銅離子完全放電時轉移電子的物質的量=2×0.04mol=0.08mol，
所以陰極上氫離子不放電，當陽極上生成氧氣時，同時陽極附近有氫離子生成，電池反應式為2Cu²⁺+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+4H⁺，
根據(jù)氧氣和氫離子的關系式得n（H⁺）=4n（O₂）=0.04mol，
則C（H⁺）=

0.04mol

0.4L

=0.1mol/L，
故答案為：0.1mol/L．

點評：本題考查了原電池反應特點及電解原理，明確離子放電順序即可解答，注意（2）①加入氫氧化銅時根據(jù)原子守恒將氫氧化銅轉化為CuO和水是解此問題關鍵，靈活運用原子守恒、轉移電子守恒進行解答，題目難度中等．