Question

（1）原电池反应通常是放热反应，下列化学反应在理论上可设计成原电池是    ，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溶液为电解质溶液，依据（1）所选反应设计一个原电池，其负极反应式为    ；
以H₂SO₄溶液为电解质溶液，将（1）中D选项的CH₄改为C₆H₁₂O₆，其负极反应式为    ．
（3）电解原理在化工上有着广泛的应用，现将你设计的原电池通过导线与右图中的电解池相连，其中a为电解质溶液，X和Y为两块电极板，则：
①若X和Y均为惰性电极，a为饱和的NaCl溶液，则检验Y电极产物的方法是    ；
②若X和Y分别为石墨和铁，a仍为饱和的NaCl溶液，则阳极反应式为    ；
③若X和Y均为惰性电极，a为CuSO₄溶液，电解一段时间后，向所得溶液中加入0.1mol的Cu（OH）₂，恰好使溶液恢复电解前的浓度和PH，则电解过程中阳极产生的气体体积（标况下）为    ．

Answer 1

【答案】分析：（1）原电池的构成条件之一是：该反应必须是能自发进行的氧化还原反应，且反应过程放热．
（2）当电解质溶液呈碱性时，甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水．
当电解质溶液呈酸性时，C₆H₁₂O₆失电子和水反应生成二氧化碳和氢离子．
（3）①当电极为惰性电极时，阳极上溶液中氯离子放电生成氯气，根据氯气的检验方法检验．
②当较活泼的金属作阳极时，阳极上金属电极失电子发生氧化反应．
③根据“电解出什么物质加入什么物质”的方法分析，根据电极反应式计算阳极上产生气体的体积．
解答：解：（1）能构成原电池的条件之一是：该反应是放热反应，即△H＜O，且该反应必须是能自发进行的氧化还原反应．
A、该反应是吸热反应，故错误．
B、该反应是吸热反应，故错误．
C、该反应不是氧化还原反应，故错误．
D、该反应是放热反应且是能自发进行的氧化还原反应，故正确．
故答案为：D；理由是：该反应既是放热反应，又是自发的氧化还原反应．
（2）碱性条件下，甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH₄+10OH^--8e=CO₃^2-+7H₂O；
酸性条件下，C₆H₁₂O₆失电子和水反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为 C₆H₁₂O₆-24e+6H₂O=6CO₂+24H⁺．
故答案为：CH₄+10OH^--8e=CO₃^2-+7H₂O；   C₆H₁₂O₆-24e+6H₂O=6CO₂+24H⁺．
（3）①当石墨作电极时，阳极Y上氯离子失电子生成氯气，氯气有氧化性能和碘离子发生置换反应生成碘单质，淀粉遇碘变蓝色，所以检验氯气的方法是将湿润的淀粉KI试纸靠近Y极支管口处，试纸变蓝，说明有氯气生成．
故答案为：将湿润的淀粉KI试纸靠近Y极支管口处，试纸变蓝，说明有氯气生成．
②当较活泼的金属铁作阳极时，金属铁失电子生成二价铁离子，电极反应式为Fe-2e=Fe ²⁺．
故答案为Fe-2e=Fe ²⁺．
③根据“电解出什么物质加入什么物质”的方法知，加入Cu（OH）₂相当于加入CuO．H₂O，所以发生电解时分两段，一段是生成氧气和铜，一段是生成氢气和氧气．
当生成氧气和铜时，根据原子守恒知：0.1mol的Cu（OH）₂相当于有0.1molCuO，所以生成0.05mol氧气；
0.1mol的Cu（OH）₂相当于有0.1molH₂O，电解0.1mol水生成0.05mol氧气．
所以阳极上产生的氧气的体积=（0.05+0.05）mol×22.4L/mol=2.24L．
故答案为：2.24L．
点评：本题考查了电极反应式的书写及电解原理，易错题是（3）②，注意当较活泼的金属作阳极时，电解池工作时，阳极上金属电极失电子而不是溶液中阴离子失电子发生氧化反应．