题目内容

10.(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B.
a.C(s)+H2O(g)═CO(g)+H2(g)△H>0
b.CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)△H<0
c.Ba(OH)2(aq)+H2SO4(aq)═BaSO4(s)+2H2O(l)△H<0
(2)锂锰电池的体积小、性能优良,是常用的电池.该电池反应原理如图所示,其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中,Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中,生成LiMnO2.
回答下列问题:
①该电池的负极材料是Li(填Li或MnO2).
②电池正极反应式为MnO2+e-+Li+=LiMnO2.
(3)氯气虽然有毒,但它却是现代化学工业上不可缺少的重要化工原料之一.工业上大量使用电解饱和食盐水(氯碱工业)来制取氯气.
①氯碱工业电解食盐水的离子方程式为2Cl-+2H2O $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$H2↑+Cl2↑+2OH-.
②电解过程中溶液中的Na+向电解池的阴极移动 (填“阳”或“阴”).
③若用上述锂锰电池和铅蓄电池(负极板为Pb,正极板为PbO2,电解质为硫酸)分别电解饱和食盐水制取氯气,当获得相同体积的氯气时(标况下测定,不考虑氯气溶于水),锂锰电池和铅蓄电池负极质量变化量之比为7:48.

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)形成原电池反应时,Li为负极,被氧化,电极方程式为Li-e-=Li+,MnO2为正极,被还原,电极方程式为MnO2+e-+Li+=LiMnO2,结合电极方程式以及元素化合价的变化解答该题;
(3)①电解饱和食盐水阳极氯离子失电子发生氧化反应生成氯气,阴极氢离子得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧化钠;
②电解池中阳离子移向阴极;
③若用上述锂锰电池和铅蓄电池(负极板为Pb,正极板为PbO2,电解质为硫酸)分别电解饱和食盐水制取氯气,当获得相同体积的氯气时,说明电池中电子守恒,结合电极反应计算.

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.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B正确;
C.Ba(OH)2(aq)+H2SO4(aq)═BaSO4(s)+2H2O(l)△H<0,不属于氧化还原反应,不能设计为原电池,故C错误;
故答案为:B;
(2)①电池的负极材料是Li,MnO2为正极,
故答案为:Li;
②MnO2为正极,被还原,电极方程式为MnO2+e-+Li+=LiMnO2,
故答案为:MnO2+e-+Li+=LiMnO2;
(3)①电解饱和食盐水阳极氯离子失电子发生氧化反应生成氯气,阴极氢离子得到电子发生还原反应生成氢气,反应的离子方程式为:2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$H2↑+Cl2↑+2OH-,
故答案为:2Cl-+2H2O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$H2↑+Cl2↑+2OH-;
②电解过程中溶液中的Na+向电解池的阴极,
故答案为:阴;
③铅蓄电池负极电极反应:Pb-2e-+SO42-=PbSO4,锂锰电池负极反应Li-e-=Li+,电子守恒Pb~PbSO4~2Li~2e-,锂锰电池负极质量减小,铅蓄电池负极质量增加,锂锰电池和铅蓄电池负极变化量之比=$\frac{2×7}{96}$=$\frac{7}{48}$,
故答案为:7:48.

点评 本题考查了原电池、电解池原理分析、电极反应书写、电极质量变化的计算等,掌握基础是解题关键,题目难度中等.

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