Question

13．有机物被氧化的情况比较复杂，多数被含氧氧化剂氧化，有机物中增加氧原子，碳原子的平均价态就会升高．
（1）乙醇被酸性高锰酸钾和硫酸的混合溶液氧化得到乙酸，利用碳原子平均化合价的变化，试写出该反应的化学方程式：5CH₃CH₂OH+4KMnO₄+6H₂SO₄=4MnSO₄+5CH₃COOH+11H₂O+2K₂SO₄．
（2）某同学探究乙醛与溴水的反应，经过实验证实，发现乙醛溶液可以使溴水褪色．又查阅资料得知，碳氧双键不能与Br₂发生加成反应，试分析溴水褪色的可能原因是溴水中HBrO将乙醛氧化，Br₂和水的反应平衡正向移动，溴水褪色．
（3）用甲烷空气碱性（KOH溶液）燃料电池作电源，电解CuCl₂溶液．装置如图所示：

①a电极名称为负极．
②d电极的电极反应式为Cu²⁺+2e^-=Cu．
③假设CuCl₂溶液足量，当某电极上析出3.2g金属Cu时，理论上燃料电池消耗的空气在标准状况下的体积是2.8L（空气中O₂体积分数约为20%）．

Answer 1

分析 （1）乙醇能被高锰酸钾氧化，反应方程式为5CH₃CH₂OH+4KMnO₄+6H₂SO₄=4MnSO₄+5CH₃COOH+11H₂O+2K₂SO₄；
（2）通过平衡移动分析解答；
（3）①a极通的是燃料甲烷，所以是负极；
②d电极与电源的负极相连是阴极，铜离子放电，生成单质铜，电极反应式为Cu²⁺+2e^-=Cu；
③假设CuCl₂溶液足量，当某电极上析出3.2g金属Cu时，整个电路转移的物质的量为：$\frac{3.2g}{64g/mol}$×2=0.05mol×2=0.1mol，消耗氧气的物质的量为：$\frac{0.05mol}{4}$×2=0.025mol，所以需氧气的体积为0.025mol×22.4L/mol=0.56L，所以空气的体积为$\frac{0.56L}{20%}$=2.8L．

解答 解：（1）乙醇能被高锰酸钾氧化，反应方程式为5CH₃CH₂OH+4KMnO₄+6H₂SO₄=4MnSO₄+5CH₃COOH+11H₂O+2K₂SO₄，故答案为：5CH₃CH₂OH+4KMnO₄+6H₂SO₄=4MnSO₄+5CH₃COOH+11H₂O+2K₂SO₄．3分）
（2）溴水中HBrO将乙醛氧化，Br₂和水的反应平衡正向移动，导致溴水褪色，故答案为：溴水中HBrO将乙醛氧化，Br₂和水的反应平衡正向移动，溴水褪色；
（3）①a极通的是燃料甲烷，所以是负极，故答案为：负极；
②d电极与电源的负极相连是阴极，铜离子放电，生成单质铜，电极反应式为Cu²⁺+2e^-=Cu，故答案为：Cu²⁺+2e^-=Cu；
③假设CuCl₂溶液足量，当某电极上析出3.2g金属Cu时，整个电路转移的物质的量为：$\frac{3.2g}{64g/mol}$×2=0.05mol×2=0.1mol，消耗氧气的物质的量为：$\frac{0.05mol}{4}$×2=0.025mol，所以需氧气的体积为0.025mol×22.4L/mol=0.56L，所以空气的体积为$\frac{0.56L}{20%}$=2.8L，故答案为：2.8．

点评 本题综合考查了原电池原理，为高频考点，明确原电池正负极的判断方法是解本题关键，原电池原理是高中化学的重点也是难点，要注意掌握原电池原理，把握本质，正确书写电极反应方程式，题目难度中等．