Question

10．（1）已知：△H＞0为吸热反应、△H＜0为放热反应．实事证明，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C．
A．C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H＞0
B．NaOH（aq）+HC1（aq）═NaCl（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，依据所选反应设计一个原电池，其负极反应为H₂+2OH^--2e^-=2H₂O；正极反应为O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-
（3）将纯锌片和纯铜片按图方式插入100mL浓度均为1mol/L的稀硫酸中一段时间，回答下列问题：
①下列说法正确的是BD．
A．甲、乙均为化学能转变为电能的装置
B．乙中铜片上没有明显变化
C．甲中铜片质量减少、乙中锌片质量减少
D．两烧杯中溶液中的H⁺均减小
②请写出图中构成原电池的负极电极反应式Zn-2e^-=Zn²⁺．电池工作时，溶液中SO₄^2-向负极移动，电池工作完成后，忽略溶液体积的变化，溶液中SO₄^2-浓度不变（填“增大或减小或不变”），若导线上转移电子0.15mol，则溶液中剩余硫酸的物质的量为0.025mol．

Answer 1

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，正极发生还原反应；
（3）①甲装置符合原电池构成条件，所以是原电池，乙不能形成闭合回路，所以不能构成原电池，两个烧杯中，锌都失电子发生氧化反应，甲中铜上氢离子得电子发生还原反应，乙中锌上氢离子得电子发生还原反应；
②原电池负极的金属失电子发生氧化反应；阴离子向负极移动；硫酸根离子的物质的量不变，而忽略溶液体积的变化，所以硫酸根离子的浓度不变，若导线上转移电子0.15mol，消耗$\frac{0.15}{2}$mol=0.075mol的硫酸，所以剩余硫酸的物质的量为0.1L×1mol/L-0.075mol=0.1mol-0.075mol=0.025mol．

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，正极反应为：O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，
故答案为：H₂+2OH^--2e^-=2H₂O； O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；
（3）①甲装置是原电池，发生电化学腐蚀，乙装置发生化学腐蚀．
A、甲是化学能转变为电能的装置，乙不是，故A错误；
B、乙装置中铜片不反应，也没构成原电池的正极，所以铜片上没有明显变化，故B正确；
C、甲、乙中锌片质量都减少，故C错误；
D、两个烧杯中都产生氢气，氢离子浓度都降低，所以溶液的pH均增大，故D正确；
故选BD；
②构成原电池的负极是锌失电子发生氧化反应，电极反应式为：Zn-2e^-=Zn²⁺，阴离子向负极移动；硫酸根离子的物质的量不变，而忽略溶液体积的变化，所以硫酸根离子的浓度不变，若导线上转移电子0.15mol，消耗$\frac{0.15}{2}$mol=0.075mol的硫酸，所以剩余硫酸的物质的量为0.1L×1mol/L-0.075mol=0.1mol-0.075mol=0.025mol，故答案为：Zn-2e^-=Zn²⁺；负；不变； 0.025mol．

点评 本题考查学生原电池的构成条件以及燃料电池的工作原理知识，属于综合知识的考查，难度不大．