【題目】(1)原電池反應(yīng)通常是放熱反應(yīng),下列反應(yīng)中在理論上可設(shè)計(jì)成原電池的反應(yīng)為________(填字母), 理由是_______________________________________。

A.C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H>0

B.Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl(s)=BaCl2(aq)+2NH3·H2O(aq)+8H2O(l) △H>0

C.CaC2(s)+2H2O(l)=Ca(OH)2(s)+C2H2(g) △H <0

D.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H <0

(2)以KOH溶液為電解質(zhì)溶液,依據(jù)(1)所選反應(yīng)設(shè)計(jì)原電池,其負(fù)極反應(yīng)為________________。

(3)電解原理在化學(xué)工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用,現(xiàn)將設(shè)計(jì)的原電池通過導(dǎo)線與圖中電解池相連,其中a為電解液,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NaCl溶液,則電解時檢驗(yàn)Y電極反應(yīng)產(chǎn)物的方法是___________。

②若X和Y分別為石墨和鐵,a仍為飽和NaCl溶液,則電解過程中生成的白色固體物質(zhì)露置在空氣中,可觀察到的現(xiàn)象是________________________________

③若X和Y均為惰性電極,a為一定濃度的硫酸銅溶液,通電一段時間后,向所得溶液中加入0.1 molCuO,恰好恢復(fù)電解前的濃度和pH,則電解過程中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為__________。

【答案】 D 該反應(yīng)既是氧化還原反應(yīng),又是放熱反應(yīng) CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O 將濕潤的淀粉碘化鉀試紙靠近Y極上方,若試紙變藍(lán),說明有氯氣生成 白色固體迅速變?yōu)榛揖G色,最后變成紅褐色 0.2 mol

【解析】(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)。A.C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g)△H>0,該反應(yīng)是吸熱反應(yīng),所以不能設(shè)計(jì)成原電池,故錯誤;B.Ba(OH)28H2O(s)+2NH4Cl(s)═BaCl2(aq)+2NH3H2O(1)+8H2O(1)△H>0,該反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng)且是吸熱反應(yīng),所以不能設(shè)計(jì)成原電池,故錯誤;C.CaC2(s)+2H2O(1)═Ca(OH)2(s)+C2H2(g)△H<0,該反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng),所以不能設(shè)計(jì)成原電池,故錯誤;D.CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(1)△H<0,該反應(yīng)是自發(fā)進(jìn)行的放熱的氧化還原反應(yīng),所以能設(shè)計(jì)成原電池,故正確;故答案為:D;該反應(yīng)既是氧化還原反應(yīng),又是放熱反應(yīng);

(2)燃料電池中,負(fù)極上甲烷失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水,電極反應(yīng)式為:CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O,故答案為:CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O;

(3)通入甲烷的電極為負(fù)極,因此Y為陽極,X為陰極。

①當(dāng)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(fā)生置換反應(yīng)生成碘單質(zhì),淀粉遇碘變藍(lán)色,所以檢驗(yàn)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(lán),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(lán),說明有氯氣生成.

②如果X是石墨,Y電極是鐵,陽極上鐵失電子生成亞鐵離子,陰極上氫離子放電生成氫氣,同時溶液中產(chǎn)生氫氧根離子,氫氧化根離子和亞鐵離子反應(yīng);生成白色的氫氧化鐵,氫氧化亞鐵不穩(wěn)定,易被空氣中氧氣氧化生成紅褐色的氫氧化鐵,所以看到的現(xiàn)象是:白色固體迅速變灰綠色,最終變成紅褐色,故答案為:白色固體迅速變灰綠色,最終變成紅褐色;

③若X和Y均為惰性電極,a為一定濃度的硫酸銅溶液,通電后,陰極上銅離子放電,陽極上氫氧根離子放電,所以發(fā)生的總反應(yīng)化學(xué)方程式為2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4,加入0.1 molCuO后恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH,說明電解時產(chǎn)生了0.1molCu,根據(jù)電極反應(yīng)式:Cu2++2e-=Cu,轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.2mol.故答案為:0.2mol。

練習(xí)冊系列答案
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①pH由7調(diào)至10的過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為__________________________。

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C.既被氧化又被還原     D.既未被氧化又未被還原

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