Question

（1）事实证明，能设计成原电池的反应通常是放热反应，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是

 

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A．C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H＞0
B．NaOH（aq）+HC1（aq）=NaC1（aq）+H₂O（1）△H＜0
C．2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（1）△H＜0
（2）以KOH溶液为电解质溶液，依据你所选反应，设计一个原电池，其负极反为

 

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（3）电解原理在化学工业中有着广泛的应用．现将你设计的原电池通过导线与电解池相连（如图），其中，a为电解液，X和Y是两块电极板，则：
①若X和Y均为惰性电极，a为CuSO₄溶液，则电解时的化学反应方程式为

 

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通过一段时间后，向所得溶液中加入8gC uO粉末，恰好恢复为与电解前一样的溶液，则电解过程中转移的电子的物质的量为

 

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②若X、Y分别为铁和铜，a仍为CuSO₄溶液，则Y极的电极反应式为

 

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（4）甲醇的一个重要作用是可以制燃料电池，3%的甲醇水溶液在一种合金催化剂的作用下，在某一电极（定为a电极）被氧化为CO₂气体和H⁺；输送到另一电极室的空气或氧气，获得电子并与H⁺结合成水．该电池工作的总反应式为：2CH₃OH+3O₂=4H₂O+2CO₂，请写出a电极上发生反应的电极方程式：负极

 

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Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理,设计原电池

专题：电化学专题

分析：（1）常温下属于氧化还原反应的放热反应，可设计为原电池，存在元素化合价变化的反应为氧化还原反应；
2）氢氧燃料碱性电池中，负极上氢气失去电子；
（3）①若X和Y均为惰性电极，a为CuSO₄溶液，电解时，X电极上铜离子放电、Y电极上氢氧根离子放电；要使溶液恢复原状，应该根据“析出什么加入什么”原则加入物质，根据Cu和转移电子之间的关系式计算；
②若X、Y分别为铁和铜，a仍为CuSO₄溶液，Y电极上铜失电子发生氧化反应；
（4）a电极为负极，负极上甲醇失电子生成二氧化碳和氢离子．

解答： 解：（1）A．C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H＞0，为氧化还原反应，但为吸热反应，不能设计为原电池，故A错误；
B．NaOH（aq）+HC1（aq）=NaC1（aq）+H₂O（1）△H＜0，不属于氧化还原反应，不能设计为原电池，故B错误；
C．2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（1）△H＜0，为氧化还原反应，为放热反应，能设计为原电池，故C正确；
故答案为：C；
（2）以KOH溶液为电解质溶液，氢氧燃料碱性电池中，负极上氢气失去电子，负极反应为H₂+2OH^--2e^-=2H₂O，
故答案为：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；
（3）①若X和Y均为惰性电极，a为CuSO₄溶液，电解时，X电极上铜离子放电、Y电极上氢氧根离子放电，所以电池反应式为2CuSO₄+2H₂O

电解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；加入8gC uO粉末，即加入0.2molCuO能使溶液恢复原状，说明电解过程中只生成氧气和铜，根据Cu原子守恒得n（CuO）=n（Cu）=0.2mol，根据Cu和转移电子之间的关系知，转移电子的物质的量=0.2mol×2=0.4mol，
故答案为：2CuSO₄+2H₂O

电解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；0.4mol；
②若X、Y分别为铁和铜，a仍为CuSO₄溶液，Y电极上铜失电子发生氧化反应，电极反应式为Cu-2e^-=Cu²⁺，故答案为：Cu-2e^-=Cu²⁺；
（4）a电极为负极，负极上甲醇失电子生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为：CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺，
故答案为：CH₃OH-6e^-+H₂O=CO₂+6H⁺．

点评：本题考查了原电池和电解池原理，根据原电池反应特点及各个电极上发生的反应来分析解答，氯气的检验方法、电极反应式书写等都是考查热点，题目难度中等．