题目内容
【题目】(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__________。
A．C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H>0
B．2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) △H<0
C．NaOH(aq)+HC1(aq)=NaC1(aq)+H2O(1) △H<0
(2) 以KOH溶液为电解质溶液，依据题（1）所选反应设计一个原电池，其负极的电极反应式为_______。
(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右图中电解池相连，其中a为电解液，X和Y均为惰性电极，则：
①若a为CuSO4溶液，则电解时的化学反应方程式为___________________。
②若电解含有0.04molCuSO4和0.04molNaCl的混合溶液400ml，当阳极产生的气体672 mL（标准状况下）时，溶液的c（H+） = _____（假设电解后溶液体积不变）。
【答案】B H2 - 2e一 + 2 OH一= 2 H2O 2CuSO4+2H2O
2Cu+O2+2H2SO4 0.1mol/L
【解析】
（1）根据原电池原理和题给信息知，能设计成原电池的反应必须是放热的氧化还原反应；
（2）以KOH溶液为电解质溶液的氢氧燃料电池中，负极上氢气得电子和氢氧根离子反应生成水；
（3）关键是明确电解原理，特别是溶液中离子的放电顺序。
（1）能设计成原电池的反应通常是放热反应，且必须是能自发进行的氧化还原反应，
A.该反应是吸热反应，所以不能设计成原电池，故A错误；
B.该反应是放热反应且能自发的进行氧化还原反应，所以能设计成原电池，故B正确；
C.该反应不是氧化还原反应，所以不能设计成原电池，故C错误。
故选B。
（2）将反应2H2(g)+O2(g)=2H2O(1) △H<0，设计成原电池，该电池为燃料电池。依据原电池原理：负极区发生氧化反应，正极区发生还原反应，燃料H2在负极区反应，助燃剂O2在正极区参加反应，结合以KOH溶液为电解质溶液，其负极电极反应式为：H2 - 2e- + 2 OH-= 2 H2O，故答案为：H2 - 2e- + 2 OH-= 2 H2O。
（3）①电解硫酸铜溶液时，阳极上生成氧气，阴极上生成铜，同时溶液中生成硫酸，所以电池反应式为：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，故答案为：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4。
②电解含有0.04mol CuSO4和0.04mol NaCl的混合溶液400mL，阳极首先是氯离子放电，生成氯气，其次是溶液中的OH－放电，生成氧气。由于氯离子的物质的量是0.04mol，若其完全放电，则可生成氯气0.02mol，标准状况下的体积是448mL。但阳极实际生成气体的体积为672mL，则其中必定含有氧气的物质的量是0.01mol，则反应中共转移电子的物质的量是0.08mol。阴极首先是铜离子放电，其次是溶液中的氢离子放电。0.04mol铜离子恰好得到0.08mol电子，生成0.04mol单质铜，所以电解后溶液中的溶质是0.02mol硫酸钠和0.02mol硫酸，则溶液中氢离子的浓度是0.04mol÷0.4L＝0.1mol/L，故答案为：0.1mol/L。
