Question

17．（1）某實驗小組同學進行如下實驗，以檢驗化學反應中的能量變化，實驗中發(fā)現(xiàn)，反應后①中的溫度升高；②中的溫度降低．由此判斷鋁條與鹽酸的反應是放熱反應，Ba（OH）₂•8H₂O與NH₄Cl的反應是吸 熱反應．反應過程① （填“①”或“②”）的能量變化可用圖2表示．

（2）為了驗證Fe³⁺與Cu²⁺氧化性強弱，下列裝置能達到實驗目的是②（填序號）．

（3）將CH₄設計成燃料電池，其利用率更高，裝置如圖4所示（a、b為多孔碳棒）．A處電極入口通甲烷（填A或B），其電極反應式為CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O．

（4）如圖5是某化學興趣小組探究不同條件下化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置．請回答下列問題：
①當電極a為Al、電極b為Cu、電解質溶液為稀硫酸時，寫出該原電池正極的電極反應式為2H⁺+2e^-═H₂↑．
②當電極a為Al、電極b為Mg、電解質溶液為氫氧化鈉溶液時，該原電池的正極為Mg；該原電池的負極反應式為Al+4OH^--3e^-=AlO₂^-+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）化學反應中，溫度升高，則反應放熱；溫度降低則反應吸熱；圖2中反應物總能量大于生成物總能量，該反應為放熱反應，據(jù)此進行解答；
（2）驗證Fe³⁺與Cu²⁺氧化性強弱，在原電池中，銅作負極、其它導電的金屬或非金屬作正極，電解質溶液為可溶性的鐵鹽；
（3）根據(jù)電子流向知，A為負極、B為正極，燃料電池中通入燃料的電極為負極、通入氧化劑的電極為正極，甲烷失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水；
（4）①Al、Cu、稀硫酸構成的原電池，金屬Al作負極，金屬Cu為正極，正極上氫離子得到電子，負極上Al失去電子；
②Al、Mg、NaOH溶液構成的原電池中，Al為負極，Mg為正極，負極上Al失去電子，正極上水中的氫離子得到電子，以此來解答．

解答 解：（1）通過實驗測出，反應前后①燒杯中的溫度升高，則Al跟鹽酸的反應是放熱反應，②燒杯中的溫度降低，則Ba（OH）₂•8H₂O跟NH₄Cl的反應是吸熱反應；根據(jù)圖2數(shù)據(jù)可知，該反應中，反應物總能量大于生成物總能量，則該反應為放熱反應，可表示反應①的能量變化，
故答案為：放；吸；①；  
（2）驗證Fe³⁺與Cu²⁺氧化性強弱，在原電池中，銅作負極、其它導電的金屬或非金屬作正極，電解質溶液為可溶性的鐵鹽，
①中鐵作負極、Cu作正極，電池反應式為Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，不能驗證Fe³⁺與Cu²⁺氧化性強弱，故錯誤；
②中銅作負極、銀作正極，電池反應式為Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺，能驗證Fe³⁺與Cu²⁺氧化性強弱，故正確；
③中鐵發(fā)生鈍化現(xiàn)象，Cu作負極、鐵作正極，電池反應式為：Cu+2NO₃^-+4H⁺=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O，不能驗證Fe³⁺與Cu²⁺氧化性強弱，故錯誤；
④中鐵作負極、銅作正極，電池反應式為：Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺，不能驗證Fe³⁺與Cu²⁺氧化性強弱，故錯誤；
故答案為：②；
（3）根據(jù)電子流向知，A為負極、B為正極，燃料電池中通入燃料的電極為負極、通入氧化劑的電極為正極，所以A處通入甲烷，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CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O，
故答案為：A；CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O；
（4）①Al、Cu、稀硫酸構成的原電池，金屬Al作負極，金屬Cu為正極，正極上氫離子得到電子，負極上Al失去電子，正極反應為2H⁺+2e^-=H₂↑，
故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；
②Al、Mg、NaOH溶液可構成原電池，Al為負極，Mg為正極，負極上Al失去電子，正極上水中的氫離子得到電子，發(fā)生電池離子反應為2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案為：Mg； Al+4OH^--3e^-=AlO₂^-+2H₂O．

點評 本題考查了反應熱現(xiàn)象、原電池和電解池原理，為高頻考點，把握圖中裝置的分析及原電池的工作原理為解答的關鍵，側重電極、電極反應、轉移電子的考查，注意（4）中②不能直接利用金屬活潑性判斷負極，題目難度中等．