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

 

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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)你所選反應，設計一個原電池，其負極反為

 

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（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電解池相連（如圖），其中，a為電解液，X和Y是兩塊電極板，則：
①若X和Y均為惰性電極，a為CuSO₄溶液，則電解時的化學反應方程式為

 

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通過一段時間后，向所得溶液中加入8gC uO粉末，恰好恢復為與電解前一樣的溶液，則電解過程中轉移的電子的物質的量為

 

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②若X、Y分別為鐵和銅，a仍為CuSO₄溶液，則Y極的電極反應式為

 

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（4）甲醇的一個重要作用是可以制燃料電池，3%的甲醇水溶液在一種合金催化劑的作用下，在某一電極（定為a電極）被氧化為CO₂氣體和H⁺；輸送到另一電極室的空氣或氧氣，獲得電子并與H⁺結合成水．該電池工作的總反應式為：2CH₃OH+3O₂=4H₂O+2CO₂，請寫出a電極上發(fā)生反應的電極方程式：負極

 

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Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理,設計原電池

專題：電化學專題

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若X和Y均為惰性電極，a為CuSO₄溶液，電解時，X電極上銅離子放電、Y電極上氫氧根離子放電；要使溶液恢復原狀，應該根據(jù)“析出什么加入什么”原則加入物質，根據(jù)Cu和轉移電子之間的關系式計算；
②若X、Y分別為鐵和銅，a仍為CuSO₄溶液，Y電極上銅失電子發(fā)生氧化反應；
（4）a電極為負極，負極上甲醇失電子生成二氧化碳和氫離子．

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若X和Y均為惰性電極，a為CuSO₄溶液，電解時，X電極上銅離子放電、Y電極上氫氧根離子放電，所以電池反應式為2CuSO₄+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；加入8gC uO粉末，即加入0.2molCuO能使溶液恢復原狀，說明電解過程中只生成氧氣和銅，根據(jù)Cu原子守恒得n（CuO）=n（Cu）=0.2mol，根據(jù)Cu和轉移電子之間的關系知，轉移電子的物質的量=0.2mol×2=0.4mol，
故答案為：2CuSO₄+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；0.4mol；
②若X、Y分別為鐵和銅，a仍為CuSO₄溶液，Y電極上銅失電子發(fā)生氧化反應，電極反應式為Cu-2e^-=Cu²⁺，故答案為：Cu-2e^-=Cu²⁺；
（4）a電極為負極，負極上甲醇失電子生成二氧化碳和氫離子，電極反應式為：CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺，
故答案為：CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺．

點評：本題考查了原電池和電解池原理，根據(jù)原電池反應特點及各個電極上發(fā)生的反應來分析解答，氯氣的檢驗方法、電極反應式書寫等都是考查熱點，題目難度中等．