Question

【题目】（1）原电池反应通常是放热反应，下列反应中在理论上可设计成原电池的反应为________（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溶液为电解质溶液，依据（1）所选反应设计原电池，其负极反应为________________。

（3）电解原理在化学工业中有着广泛的应用，现将设计的原电池通过导线与图中电解池相连，其中a为电解液，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NaCl溶液，则电解时检验Y电极反应产物的方法是___________。

②若X和Y分别为石墨和铁，a仍为饱和NaCl溶液，则电解过程中生成的白色固体物质露置在空气中，可观察到的现象是________________________________。

③若X和Y均为惰性电极，a为一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得溶液中加入0.1 molCuO，恰好恢复电解前的浓度和pH，则电解过程中转移的电子的物质的量为__________。

Answer 1

【答案】 D 该反应既是氧化还原反应，又是放热反应 CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O 将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近Y极上方，若试纸变蓝，说明有氯气生成 白色固体迅速变为灰绿色，最后变成红褐色 0.2 mol

【解析】(1)能设计成原电池的反应必须是自发进行的放热的氧化还原反应。A．C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g)△H＞0，该反应是吸热反应，所以不能设计成原电池，故错误；B．Ba(OH)28H2O(s)+2NH4Cl(s)═BaCl2(aq)+2NH3H2O(1)+8H2O(1)△H＞0，该反应不是氧化还原反应且是吸热反应，所以不能设计成原电池，故错误；C．CaC2(s)+2H2O(1)═Ca(OH)2(s)+C2H2(g)△H＜0，该反应不是氧化还原反应，所以不能设计成原电池，故错误；D．CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(1)△H＜0，该反应是自发进行的放热的氧化还原反应，所以能设计成原电池，故正确；故答案为：D；该反应既是氧化还原反应，又是放热反应；

(2)燃料电池中，负极上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：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O，故答案为：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O；

(3)通入甲烷的电极为负极，因此Y为阳极，X为阴极。

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如果X是石墨，Y电极是铁，阳极上铁失电子生成亚铁离子，阴极上氢离子放电生成氢气，同时溶液中产生氢氧根离子，氢氧化根离子和亚铁离子反应；生成白色的氢氧化铁，氢氧化亚铁不稳定，易被空气中氧气氧化生成红褐色的氢氧化铁，所以看到的现象是：白色固体迅速变灰绿色，最终变成红褐色，故答案为：白色固体迅速变灰绿色，最终变成红褐色；

③若X和Y均为惰性电极，a为一定浓度的硫酸铜溶液，通电后，阴极上铜离子放电，阳极上氢氧根离子放电，所以发生的总反应化学方程式为2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4，加入0.1 molCuO后恰好恢复到电解前的浓度和pH，说明电解时产生了0.1molCu，根据电极反应式：Cu2++2e-=Cu，转移电子的物质的量为0.2mol.故答案为：0.2mol。