Question

某課外活動小組同學用右圖裝置進行相關的實驗，試回答下列問題。

（1）若開始時開關K與a連接，則A極的電極反應式為          。
（2）若開始時開關K與b連接，則總反應的離子方程式為                        。在該實驗中，下列說法正確的是（填序號）      。
①溶液中Na⁺向A極移動
②從A極處逸出的氣體能使濕潤KI淀粉試紙變藍
③反應一段時間后（設NaCl足量）加適量鹽酸可恢復到電解前電解質的濃度
④若標準狀況下B極產生2.24 L氣體，則有0.2 mol電子轉移
（3）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
（4）電解原理在化學工業中有著廣泛的應用。右圖中，a為電解液，X和Y是兩塊電極板，回答下列問題：

（4）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             。通過一段時間后，向所得溶液中加入8g CuO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X、Y分別為鐵和銅，a仍為CuSO₄溶液，則Y極的電極反應式為           。

Answer 1

（17分）
（1）2H₂O + O₂↑＋4e^-＝4OH^- （3分）
（2）2Cl^- + 2H₂O  電解  2OH^- + H₂↑ + Cl₂↑（3分）　   　②④（2分）
（3）C（2分）
（4）①2CuSO₄+2H₂O  電解  Cu+O₂↑+2H₂SO₄（3分）       0.2mol（2分）
②Cu -2e^- = Cu²⁺　（2分）

解析試題分析：（1）開始時開關K與a連接，是原電池，鐵為負極，發生氧化反應，失去電子生成亞鐵離子，故答案為：Fe-2e^-=Fe²⁺；
（2）開關K與b連接，裝置為電解池，鐵為陰極，發生還原反應，氫離子得到電子生成氫氣，電解飽和食鹽水生成氫氧化鈉、氫氣和氯氣，電解過程中陽離子向陰極移動，①錯誤，A生成氯氣，能使濕潤KI淀粉試紙變藍，②錯誤，反應一段時間后加適量HCl氣體可恢復到電解前電解質的濃度，③錯誤，若標準狀況下B極產生2.24L氫氣，轉移0.2mol電子，④正確，故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑； 2Cl^-+2H₂O2OH^-+H₂↑+Cl₂↑；②正確。
（3）放熱反應中，△H<0，形成原電池的反應必須為氧化還原反應，故選C。
（4）①電解CuSO₄溶液，生成Cu單質、O₂和H₂SO₄，方程式為2CuSO₄+2H₂O  電解  Cu+O₂↑+2H₂SO₄。8g CuO，即0.1mol，根據質量守恒定律，反應的CuSO₄為0.1mol，故電解過程中轉移的電子的物質的量為0.2mol。
②陽極上失電子，故Y極的電極反應式為Cu -2e^- = Cu²⁺。
考點：原電池和電解池的工作原理 原電池的設計 電極反應式的書寫
點評：本題考查原電池和電解池原理和原電池的設計，解題時要注意分析電極反應及生成物，能設計成原電池的反應必須是放熱反應，同時必須是氧化還原反應。