Question

5．（1）實(shí)事證明，能設(shè)計(jì)成原電池的反應(yīng)通常是放熱反應(yīng)，下列化學(xué)反應(yīng)在理論上可以設(shè)計(jì)成原電池的是C．
A．C（s）+H₂0（g）=C0（g）十H₂（g）△H＞O
B．NaOH（aq）+HCl（aq）=NaCl（aq）+H₂0（l）△H＜O
C.2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H＜0
（2）以KOH溶液為電解質(zhì)溶液，依據(jù)所選反應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，其負(fù)極反應(yīng)為：H₂-2e^-+2OH^--=2H₂0．
（3）電解原理在化學(xué)工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用．現(xiàn)將你設(shè)計(jì)的原電池通過(guò)導(dǎo)線與右圖中電解池相連，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(shí)的化學(xué)反應(yīng)方程式為CuS0₄+2H₂0$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+0₂↑+2H₂SO₄．通過(guò)一段時(shí)間后，向所得溶液中加入0.2molCu0粉末，恰好恢復(fù)電解前的濃度和pH，則電解過(guò)程中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為0.4mol．
②若X、Y分別為鐵和銅，a仍為CuSO₄溶液，則Y極的電極反應(yīng)式為Cu-2e^-=Cu²⁺．
（4）0.2mol的氣態(tài)高能燃料乙硼烷（B₂H₆）在氧氣中燃燒，生成固態(tài)的三氧化二硼和液態(tài)水，放出433kJ熱量，其燃燒熱的熱化學(xué)方程式為B₂H₆（g）+3O₂（g）═B₂O₃（s）+3H₂O（l）△H=-2165kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）能設(shè)計(jì)成原電池的反應(yīng)必須是自發(fā)進(jìn)行的放熱的氧化還原反應(yīng)；
（2）堿性氫氧燃料電池中，負(fù)極上燃料氫氣失電子好氫氧根離子反應(yīng)生成水；
（3）①若X和Y均為惰性電極，a為CuSO₄溶液，電解時(shí)，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(fù)原狀，應(yīng)該根據(jù)“析出什么加入什么”原則加入物質(zhì)，根據(jù)Cu和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計(jì)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(yīng)；
（4）根據(jù)熱化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)方法可知，物質(zhì)的物質(zhì)的量與反應(yīng)放出的熱量成正比，0.2mol氣態(tài)高能燃料乙硼烷在氧氣中燃燒，生成固態(tài)三氧化二硼和液態(tài)水，放出433.0kJ的熱量，則1mol氣態(tài)高能燃料乙硼烷在氧氣中燃燒，生成固態(tài)三氧化二硼和液態(tài)水，放出433.0×5=2165.0kJ的熱量，注意標(biāo)明各物質(zhì)的聚集狀態(tài)來(lái)解答．

解答 解：（1）A．該反應(yīng)在吸熱反應(yīng)，不能設(shè)計(jì)成原電池，故A錯(cuò)誤；
B．該反應(yīng)不屬于氧化還原反應(yīng)，不能設(shè)計(jì)成原電池，故B錯(cuò)誤；
C．該反應(yīng)屬于自發(fā)進(jìn)行的放熱的氧化還原反應(yīng)，能設(shè)計(jì)成原電池，故C正確；
故選C；     
（2）堿性氫氧燃料電池中，負(fù)極上燃料氫氣失電子好氫氧根離子反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)式為H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，故答案為：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O；
（3）①若X和Y均為惰性電極，a為CuSO₄溶液，電解時(shí)，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(yīng)式為2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；加入0.2molCuO能使溶液恢復(fù)原狀，說(shuō)明電解過(guò)程中只生成氧氣和銅，根據(jù)Cu原子守恒得n（CuO）=n（Cu）=0.2mol，根據(jù)Cu和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系知，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=0.2mol×2=0.4mol，
故答案為：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;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(yīng)，電極反應(yīng)式為Cu-2e^-=Cu²⁺，故答案為：Cu-2e^-=Cu²⁺；
（4）0.2mol氣態(tài)高能燃料乙硼烷在氧氣中燃燒，生成固態(tài)三氧化二硼和液態(tài)水，放出433.0kJ的熱量，則1mol氣態(tài)高能燃料乙硼烷在氧氣中燃燒，生成固態(tài)三氧化二硼和液態(tài)水，放出433.0×5=2165.0kJ的熱量，熱化學(xué)方程式中放熱△H＜0，所以△H=-2165.0kJ/mol，所以該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為B₂H₆（g）+3O₂（g）═B₂O₃（s）+3H₂O（l）△H=-2165.0kJ/mol，
故答案為：B₂H₆（g）+3O₂（g）═B₂O₃（s）+3H₂O（l）△H=-2165.0kJ/mol．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了原電池和電解池原理，根據(jù)原電池反應(yīng)特點(diǎn)及各個(gè)電極上發(fā)生的反應(yīng)來(lái)分析解答，電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)是考查熱點(diǎn)，注意（3）②活潑金屬作陽(yáng)極時(shí)發(fā)生的電極反應(yīng)，為易錯(cuò)點(diǎn)．