Question

18．（1）实事证明，能设计成原电池的反应通常是放热反应，下列化学反应在实际中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）=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，依据所选反应设计一个原电池，其负极反应的电极反应式为H₂+2OH^--2e^-=2H₂O．
（3）电解原理在化学工业中有着广泛的应用．如图所示装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极，甲、乙中溶液的体积和浓度都相同，A、B为外接直流电源的两极．将直流电源接通后，F极附近呈红色．请回答：
①外接直流电源中A为正极，甲中电解时的化学反应方程式为2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，通过一段时间后向所得溶液中加入0.2molCu（OH）₂粉末，恰好恢复到电解前的浓度和pH，则电解过程中转移的电子的物质的量为0.8mol．
②现用丙装置给铜件镀银，H为镀件（“镀件”还是“镀层”），当乙中溶液的pH是13时（此时乙溶液体积为500mL），丙中镀件上析出银的质量为5.4g．

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；
（3）①将直流电源接通后，F极附近呈红色，可知道氢离子在该电极放电，所以F即是阴极，并得到其他各个电极的名称，甲中电解时的化学反应方程式为2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，根据电解池的工作原理，要想让电解后的电解质复原，则遵循的原则是：出什么加什么，加入 Cu（OH）₂后溶液与电解前相同，则铜离子和氢氧根放电；
②电镀装置中，镀层金属必须做阳极，镀件做阴极，各个电极上转移的电子数是相等的．

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将直流电源接通后，F极附近呈红色，说明F极显碱性，是氢离子在该电极放电，所以F即是阴极，可得出D、F、H、Y均为阴极，C、E、G、X均为阳极，A是电源的正极，B是负极；甲中电解时的化学反应方程式为2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，加入0.2molCu（OH）₂（相当于CuO和H₂O）后溶液与电解前相同，根据铜元素守恒，所以析出金属铜的物质的量是0.2mol，阴极反应是：2Cu²⁺+4e^-→2Cu，当析出金属铜的物质的量是0.2mol时，则转移的电子是0.4mol，当电解掉0.2mol水时，转移电子是0.4mol，总共转移电子是0.8mol；
故答案为：正；2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；0.8mol；
②电镀装置中，镀层金属必须做阳极，镀件做阴极，所以H应该是镀件，当乙中溶液的pH是13时（此时乙溶液体积为500mL）时，根据电极反应2H⁺+2e^-═H₂↑，则放电的氢离子的物质的量为：0.1mol/l×0.5L=0.05mol，当转移0.05mol电子时，丙中镀件上析出银的质量=108g/mol×0.05mol=5.4g，故答案为：镀件；5.4g．

点评 本题考查学生有关电解池的工作原理知识，综合性很强，难度中等，侧重于考查学生对基础知识的综合应用能力，要求学生熟记教材知识，学以致用．