Question

（1）原電池反應通常是放熱反應，下列化學反應在理論上可設計成原電池是    ，理由是    ．
A．C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H＞O
B．C（s）+CO₂（g）=2CO（g）△H＞O
C．CaC₂（s）+2H₂O （g）=Ca（OH）₂（l）+C₂H₂（g）△H＜O
D．CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H＜O
（2）以KOH溶液為電解質溶液，依據（1）所選反應設計一個原電池，其負極反應式為    ；
以H₂SO₄溶液為電解質溶液，將（1）中D選項的CH₄改為C₆H₁₂O₆，其負極反應式為    ．
（3）電解原理在化工上有著廣泛的應用，現將你設計的原電池通過導線與右圖中的電解池相連，其中a為電解質溶液，X和Y為兩塊電極板，則：
①若X和Y均為惰性電極，a為飽和的NaCl溶液，則檢驗Y電極產物的方法是    ；
②若X和Y分別為石墨和鐵，a仍為飽和的NaCl溶液，則陽極反應式為    ；
③若X和Y均為惰性電極，a為CuSO₄溶液，電解一段時間后，向所得溶液中加入0.1mol的Cu（OH）₂，恰好使溶液恢復電解前的濃度和PH，則電解過程中陽極產生的氣體體積（標況下）為    ．

Answer 1

【答案】分析：（1）原電池的構成條件之一是：該反應必須是能自發進行的氧化還原反應，且反應過程放熱．
（2）當電解質溶液呈堿性時，甲烷失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水．
當電解質溶液呈酸性時，C₆H₁₂O₆失電子和水反應生成二氧化碳和氫離子．
（3）①當電極為惰性電極時，陽極上溶液中氯離子放電生成氯氣，根據氯氣的檢驗方法檢驗．
②當較活潑的金屬作陽極時，陽極上金屬電極失電子發生氧化反應．
③根據“電解出什么物質加入什么物質”的方法分析，根據電極反應式計算陽極上產生氣體的體積．
解答：解：（1）能構成原電池的條件之一是：該反應是放熱反應，即△H＜O，且該反應必須是能自發進行的氧化還原反應．
A、該反應是吸熱反應，故錯誤．
B、該反應是吸熱反應，故錯誤．
C、該反應不是氧化還原反應，故錯誤．
D、該反應是放熱反應且是能自發進行的氧化還原反應，故正確．
故答案為：D；理由是：該反應既是放熱反應，又是自發的氧化還原反應．
（2）堿性條件下，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+10OH^--8e=CO₃^2-+7H₂O；
酸性條件下，C₆H₁₂O₆失電子和水反應生成二氧化碳和氫離子，電極反應式為 C₆H₁₂O₆-24e+6H₂O=6CO₂+24H⁺．
故答案為：CH₄+10OH^--8e=CO₃^2-+7H₂O；   C₆H₁₂O₆-24e+6H₂O=6CO₂+24H⁺．
（3）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當較活潑的金屬鐵作陽極時，金屬鐵失電子生成二價鐵離子，電極反應式為Fe-2e=Fe ²⁺．
故答案為Fe-2e=Fe ²⁺．
③根據“電解出什么物質加入什么物質”的方法知，加入Cu（OH）₂相當于加入CuO．H₂O，所以發生電解時分兩段，一段是生成氧氣和銅，一段是生成氫氣和氧氣．
當生成氧氣和銅時，根據原子守恒知：0.1mol的Cu（OH）₂相當于有0.1molCuO，所以生成0.05mol氧氣；
0.1mol的Cu（OH）₂相當于有0.1molH₂O，電解0.1mol水生成0.05mol氧氣．
所以陽極上產生的氧氣的體積=（0.05+0.05）mol×22.4L/mol=2.24L．
故答案為：2.24L．
點評：本題考查了電極反應式的書寫及電解原理，易錯題是（3）②，注意當較活潑的金屬作陽極時，電解池工作時，陽極上金屬電極失電子而不是溶液中陰離子失電子發生氧化反應．