题目内容

10．（1）今有2H2+O2═2H2O反应，构成燃料电池，电解质溶液为KOH，则电极反应式为2H2+4OH--4e-=4H2O，O2+2H2O+4e-=4OH-．
（2）若把KOH改为稀H2SO4作电解质，则电极反应式为H2-2e-=2H+，O2+4H++4e-=2H2O．
两次的电解质不同，反应进行后，其溶液的pH分别有什么变化？（1）降低，（2）增大．
（3）若把H2改为CH4，用KOH作电解质，则电极反应式CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O，2O2+4H2O+8e-=8OH-．

分析 （1）根据题给总反应式可知，H2在反应中被氧化，应从负极通入，又因为是KOH溶液，不可能生成H+，负极反应为H2-2e-+2OH-=2H2O，正极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-；
（2）把KOH改为稀H2SO4作电解质，溶液中不可能生成OH-，故负极反应为H2-2e-=2H+，正极反应为O2+4H++4e-=2H2O，以此解答该题；
（3）把氢气改为甲烷，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，正极上氧气得电子生成氢氧根离子．

解答 解：（1）燃料与氧气燃烧的总化学方程式为2H2+O2=2H2O，电解质溶液呈碱性，所以H2在反应中被氧化，O2被还原，H2应在负极发生反应，O2在正极反应，负极的电极方程式为H2-2e-+2OH-=2H2O，正极的电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-；产物是水，相当于将氢氧化钾稀释，pH降低，
故答案为：2H2+4OH--4e-=4H2O；O2+2H2O+4e-=4OH-；
（2）如把KOH改为用稀H2SO4作电解质溶液，则负极的电极方程式为：H2-2e-=2H+，正极：O2+4H++4e-=2H2O；产物是水，将硫酸稀释，所以pH升高，（1）和（2）的反应进行后，其溶液的pH分别是降低、增大；
故答案为：H2-2e-=2H+；O2+4H++4e-=2H2O；（1）降低；（2）增大；
（3）若把H2改为CH4，KOH作电解质，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，正极上氧气得电子生成氢氧根离子，即2O2+4H2O+8e-=8OH-．
故答案为：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O；2O2+4H2O+8e-=8OH-．

点评 本题考查原电池工作原理，为高频考点，侧重于学生的分析能力的考查，注意依据原电池的原理应用，首先考虑原电池反应所依据的氧化还原反应，再考虑产物与电解质溶液的反应，难度不大．

练习册系列答案
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20．间硝基苯胺（Mr=128）是一种重要的染料中间体．它是一种黄色针状结晶，微溶于水，随温度升高溶解度增大，溶于乙醇、乙醚、甲醇．间硝基苯胺可选用间二硝基苯与碱金属多硫化物进行选择性还原，其反应式如图1：

已知：R-NH2+H+→R-NH3+
实验步骤：
①在100mL锥形瓶中加入8g结晶硫化钠与30mL水，搅拌溶解．再加入2g硫黄粉，缓缓加热并不断搅拌到硫黄粉全部溶解，冷却后备用．
②在150mL三颈烧瓶中加入4.74g间二硝基苯（Mr=158）与40mL水，安装机械搅拌装置、滴液漏斗和回流冷凝管如图2所示，将步骤①配制的多硫化钠溶液加入滴液漏斗．
③加热三颈烧瓶至瓶内微微沸腾，开动搅拌使间二硝基苯与水形成悬浮液．慢慢滴加多硫化钠溶液，滴加完毕后继续搅拌回流30min．移去热源，用冷水浴使反应物迅速冷却到室温后，减压过滤，滤饼洗涤三次．
④在150mL某容器中配制稀盐酸（30mL水加7mL浓盐酸），将上述粗产物转移进该容器，加热并用玻璃棒搅拌，使间硝基苯胺溶解，冷却到室温后减压过滤．
⑤冷却滤液，在搅拌下滴加过量浓氨水到pH=8，滤液中逐渐析出黄色的间硝基苯胺．
⑥冷却到室温后减压过滤，洗涤滤饼到中性，抽干，产物重结晶提纯，在红外灯下干燥，称重，得2.56g．
回答下列问题：
（1）滴液漏斗较普通分液漏斗的优点保持恒压，便于液体顺利流下；第④步中配制稀盐酸的容器名称为烧杯．
（2）间二硝基苯和间硝基苯胺都有毒，因此该实验应在通风橱内进行．
（3）在铁和盐酸作用制得初生态氢原子（还原性远强于碱金属多硫化物）也可以将硝基还原为氨基，却未被采用，其可能原因为铁和盐酸作用还原性强，不具有选择性．
（4）第④步用盐酸溶解粗产品，而不用水的原因间硝基苯胺微溶于水，但可与盐酸作用可以形成盐溶于水中．
（5）第③步中滤饼洗涤三次，可选用的洗涤剂为A；第⑥步产物要进行重结晶，可选用的试剂为B．
A．冷水        B．热水         C．乙醚          D．乙醇
（6）第③步中，搅拌使间二硝基苯与水形成悬浮液后再滴加多硫化钠溶液，其原因为增大接触面积，加快反应速率，提高原料利用率．
（7）第⑥步中要将滤饼洗涤到中性，检验方法为用玻璃棒蘸取最后一次洗涤后液体，滴在pH试纸中央，测定pH，若pH=7，说明已洗涤到中性．
（8）该反应的产率为66.7%．
1．实验室用乙酸和正丁醇制备乙酸正丁酯．有关物质的相关数据如表：
化合物相对分子质量密度/g•cm-3沸点，/℃溶解度/l00g水
正丁醇740.80118.09
冰醋酸601.045118.1互溶
乙酸正丁酯1160.882  126.10.7
操作如下：
①在50mL三颈烧瓶中，加入18.5mL正丁醇和13.4mL冰醋酸，3～4滴浓硫酸，投入沸石．安装分水器（作用：实验过程中不断分离除去反应生成的水）、温度计及回流冷凝管．
②将分水器分出的酯层和反应液一起倒入分液漏斗中，水洗，10% Na2CO3洗涤，再水洗，最后转移至锥形瓶，干燥．
③将干燥后的乙酸正丁酯滤入烧瓶中，常压蒸馏，收集馏分，得15.1g乙酸正丁酯．

请回答有关问题：
（1）冷水应该从冷凝管a（填a或b）端管口通入．
（2）仪器A中发生反应的化学方程式为CH3COOH+CH3CH2CH2CH2OHCH3COOCH2CH2CH2CH3+H2O．
（3）步骤①“不断分离除去反应生成的水”该操作的目的是：使用分水器分离出水，使平衡正向移动，提高反应产率．
（4）步骤②中用10%Na2CO3溶液洗涤有机层，该步操作的目的是除去产品中含有的乙酸等杂质．
（5）进行分液操作时，使用的漏斗是C（填选项）．
（6）步骤③在进行蒸馏操作时，若从118℃开始收集馏分，产率偏高（填“高”或者“低”）原因是会收集到少量未反应的冰醋酸和正丁醇
（7）该实验过程中，生成乙酸正丁酯的产率是65%．
18．下列各组物质或物质间反应可能包括多步反应，其总的离子方程式正确的是（　　）
A．向NaClO溶液中通入过量SO2：ClO-+SO2+H2O═HClO+HSO3-
B．Na2S投入水中：S2-+2H2O?H2S+2OH-
C．向含1molAlCl3溶液中投入4molNa：Al3++4Na+2H2O═AlO2-+4Na++2H2↑
D．向明矾溶液中滴加Ba（OH）2溶液，恰好使SO42-沉淀完全：2Al3++3SO42-+3Ba2++6OH-═Al（OH）3↓+3BaSO4↓
5．下列各组物质，前者属于电解质，后者属于非电解质的是（　　）
A．NaCl晶体、BaSO4B．铝、二氧化硫
C．液态的醋酸、酒精D．熔融的KNO3、硫酸溶液
15．常温下，下列溶液的pH或微粒的物质的量浓度关系正确的是（　　）
A．某溶液中由水电离出的c（H+）=1×10-amol•L-1，若a＞7时，则该溶液的pH一定为14-a
B．将0.2mol•L-1的某一元酸HA溶液和0.1mol•L-1的NaOH溶液等体积混合后溶液的pH大于7，则反应后的混合液：c（HA）＞c（A-）
C．Na2CO3溶液：c（Na+）=c（CO32-）+c（HCO3-）+c（H2CO3）
D．常温下NaHSO3溶液的pH＜7，溶液中c（SO32-）＜c（H2SO3）
2．某仅由碳、氢、氧三种元素组成的有机化合物，经测定其相对分子质量为90．取有机物样品1.8g，在纯氧中完全燃烧，将产物先后通过浓硫酸和碱石灰，两者分别增重1.08g和2.64g．试（1）求该有机物的分子式．
（2）若该有机物呈现酸性，且该有机物的核磁共振氢谱图中出现4个吸收峰，面积比为3：1：1：1，写出其结构简式．
19．有机物X、Y的分子式不同，它们都只含C、H、O元素中的两种或三种，等物质的量的X和Y完全燃烧时消耗氧气和生成的二氧化碳的物质的量均相同，X、Y可能是（　　）
A．C2H4、C2H6OB．C2H2、C6H6C．CH2O、C3H6O2D．CH4、C2H4O2
20．25℃时，1mol/L醋酸加水稀释至0.01mol/L，关于稀释前后的下列变化正确的是（　　）
A．溶液中c（OH-）减小B．pH的变化值等于2
C．溶液中H+的个数增大D．Kw的值减小

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