题目内容

（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．NaOH（aq）+HC1（aq）=NaC1（aq）+H2O（1）△H＜0
C．2H2（g）+O2（g）=2H2O（1）△H＜0
（2）电解原理在化学工业中有着广泛的应用．现有电解池如图，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
 
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
 
．
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672mL（标准状况下）时，溶液的C（H+）=
 
（假设电解后溶液体积不变）．
考点：原电池和电解池的工作原理
专题：电化学专题
分析：（1）原电池反应必须是自发进行的放热的氧化还原反应，据此判断；
（2）①若a为CuSO4溶液，则X电极上铜离子放电，当铜离子放电完全后，氢离子再放电；Y电极上氢氧根离子放电；通过一段时间后，向所得溶液中加入0.2molCu（OH）2粉末能使溶液恢复原状，相当于加入0.2molCuO、0.2molH2O，根据氧气和转移电子之间的关系式计算；
②若电解含有0.04molCuSO4和0.04molNaCl的混合溶液400ml，阳极上先氯离子放电后氢氧根离子放电，假设阳极上氯离子完全放电，则生成n（Cl2）=
1
2
n（NaCl）=0.02mol，当阳极产生的气体672mL（标准状况下）时，生成气体的物质的量=
0.672L
22.4L/mol
=0.03mol＞0.02mol，在阳极上还有氧气生成，生成氧气的物质的量为0.01mol，阳极上转移电子的物质的量=2n（Cl2）+4n（O2）=0.04mol+0.04mol=0.08mol，阴极上铜离子完全放电时转移电子的物质的量=2×0.04mol=0.08mol，所以阴极上氢离子不放电，根据生成氧气的量计算c（H+）．
解答： 解：（1）原电池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为吸热反应，所以不符合，故错误；  
B．NaOH（aq）+HC1（aq）=NaC1（aq）+H2O（1）△H＜0为非氧化还原反应，所以不符合，故错误；
C．2H2（g）+O2（g）=2H2O（1）△H＜0为自发进行的放热的氧化还原反应，所以符合，故正确；
故选C；
（2）①若a为CuSO4溶液，则X电极上铜离子放电，当铜离子放电完全后，氢离子再放电，Y电极上氢氧根离子放电，所以电池反应式有2CuSO4+2H2O
 电解 
.
 
2Cu+O2↑+2H2SO4、2H2O
 电解 
.
 
O2↑+2H2↑；通过一段时间后，向所得溶液中加入0.2molCu（OH）2粉末能使溶液恢复原状，相当于加入0.2molCuO、0.2molH2O，所以阴极上析出氢气、Cu，根据原子守恒得n（H2）=n（H2O）=0.2mol，n（CuO）=n（Cu）=0.2mol，
设生成0.2molCu转移电子的物质的量为x、生成0.2mol氢气转移电子的物质的量为y，
2CuSO4+2H2O
 电解 
.
 
2Cu+O2↑+2H2SO4转移电子
                2mol          4mol
                0.2mol        x
2mol：4mol=0.2mol：x
x=
4mol×0.2mol
2mol
=0.4mol
2H2O
 电解 
.
 
O2↑+2H2↑ 转移电子
             2mol   4mol
             0.2mol y
2mol：4mol=0.2mol：y
y=
4mol×0.2mol
2mol
=0.4mol，
所以转移电子的物质的量=xmol+ymol=0.4mol+0.4mol=0.8mol；
故答案为：2CuSO4+2H2O
 电解 
.
 
2Cu+O2↑+2H2SO4、2H2O
 电解 
.
 
O2↑+2H2↑；0.8mol；
②若电解含有0.04molCuSO4和0.04molNaCl的混合溶液400ml，阳极上先氯离子放电后氢氧根离子放电，假设阳极上氯离子完全放电，
则生成n（Cl2）=
1
2
n（NaCl）=0.02mol，当阳极产生的气体672mL（标准状况下）时，生成气体的物质的量=
0.672L
22.4L/mol
=0.03mol＞0.02mol，
在阳极上还有氧气生成，生成氧气的物质的量为0.01mol，阳极上转移电子的物质的量=2n（Cl2）+4n（O2）=0.04mol+0.04mol=0.08mol，
阴极上铜离子完全放电时转移电子的物质的量=2×0.04mol=0.08mol，
所以阴极上氢离子不放电，当阳极上生成氧气时，同时阳极附近有氢离子生成，电池反应式为2Cu2++2H2O
 电解 
.
 
2Cu+O2↑+4H+，
根据氧气和氢离子的关系式得n（H+）=4n（O2）=0.04mol，
则C（H+）=
0.04mol
0.4L
=0.1mol/L，
故答案为：0.1mol/L．
点评：本题考查了原电池反应特点及电解原理，明确离子放电顺序即可解答，注意（2）①加入氢氧化铜时根据原子守恒将氢氧化铜转化为CuO和水是解此问题关键，灵活运用原子守恒、转移电子守恒进行解答，题目难度中等．
练习册系列答案
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