Question

（1）實驗證明能設(shè)計成原電池的反應(yīng)通常是放熱反應(yīng)，下列化學(xué)反應(yīng)在理論上可以設(shè)計成原電池的是

b

（填序號）．
a.C(s)+H2O(g)

. .

CO(g)+H2(g)△H＞0
b.2H2(g)+O2(g)

. .

2H2O(I)△H＜0
c.NaOH(aq)+HCl(aq)

. .

NaCl(aq)+H2O(I)△H＜0
若以KOH溶液為電解質(zhì)溶液，依據(jù)所選的反應(yīng)設(shè)計一個原電池，其正極的電極反應(yīng)式為

O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-

．
某同學(xué)用銅片、銀片、Cu（NO₃）₂溶液、AgNO₃溶液、導(dǎo)線和鹽橋（裝有瓊脂-KNO₃的管）設(shè)計成一個原電池，如圖所示，下列判斷正確的是

d

（填序號）．
a．實驗過程中，左側(cè)燒杯中N

O

- 3

的濃度不變
b．實驗過程中取出鹽橋，原電池能繼續(xù)工作
c．若開始時用U形銅代替鹽橋，裝置中無電流產(chǎn)生
d．若開始時用U形銅代替鹽橋，U形銅的質(zhì)量不變
（2）電解原理在化學(xué)工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用．現(xiàn)將設(shè)計的燃料電池通過導(dǎo)線與如圖所示的電解池相連，其中a溶液為電解液，X和Y均為惰性電極，則：
①若a溶液為CuSO₄溶液，則電解時的化學(xué)方程式為

2CuSO₄+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄

．
②若電解含有0.04molCuSO₄和0.04molNaCl的混合溶液400mL，當(dāng)陽極產(chǎn)生672mL（標(biāo)準狀況下）氣體時，溶液的pH=

1

（假設(shè)電解后溶液的體積不變）．

Answer 1

分析：（1）能設(shè)計成原電池的反應(yīng)必須是自發(fā)的放熱的氧化還原反應(yīng)；原電池中，負極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
（2）①電解硫酸銅溶液時，陽極上氫氧根離子放電，陰極上銅離子放電；
②先根據(jù)離子放電順序及溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量確定陽極上析出的物質(zhì)，再根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒計算陰極上析出的物質(zhì)，根據(jù)溶液中氫離子濃度計算溶液的pH．

解答：解：（1）能設(shè)計成原電池的反應(yīng)必須是自發(fā)的放熱的氧化還原反應(yīng)，
a是吸熱反應(yīng)，所以不能設(shè)計成原電池，故錯誤；
b是自發(fā)進行的放熱的氧化還原反應(yīng)，所以能設(shè)計成原電池，故正確；
c不是氧化還原反應(yīng)，所以不能設(shè)計成原電池，故錯誤；
故選b；
若以KOH溶液為電解質(zhì)溶液，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為 O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，
該原電池中，銅易失電子作負極，銀作正極，
a．實驗過程中，NO₃^-向負極銅電極移動，所以左側(cè)燒杯中濃度增大，故錯誤；
b．實驗過程中取出鹽橋，該裝置不能形成閉合回路，所以原電池不能繼續(xù)工作，故錯誤；
c．若開始時用U形銅代替鹽橋，則左側(cè)構(gòu)成電解池，右側(cè)構(gòu)成原電池，故錯誤；
d．若開始時用U形銅代替鹽橋，則左側(cè)構(gòu)成電解池，右側(cè)構(gòu)成原電池，U型銅電極反應(yīng)式從左向右依次為：Cu²⁺+2e^-=Cu、Cu-2e^-=Cu²⁺，所以U型銅質(zhì)量不變，故正確；
故選d；
故答案為：b；O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；d；
（2）①電解硫酸銅溶液時，陽極上氫氧根離子放電，陰極上銅離子放電，所以電池反應(yīng)式為
2CuSO₄+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，故答案為：2CuSO₄+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；
②電解混合溶液時，陽極上氯離子放電，電極反應(yīng)式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑，0.04mol氯離子只能生成0.02mol氯氣，即448mL氯氣，轉(zhuǎn)移0.04mol電子，共生成672mL氣體，說明還有224mL氣體來自于水的電解，根據(jù)
4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑知，生成224mL氧氣又轉(zhuǎn)移0.04mol電子，所以電解過程中一共轉(zhuǎn)移0.08mol電子，陰極上先銅離子放電，電極反應(yīng)式為：Cu²⁺+2e^-=Cu，現(xiàn)有0.04mol銅離子恰好完全電解析出，由此可得整個過程中消耗了0.04mol氫氧根離子，根據(jù)水的電離方程式知，溶液中氫離子濃度為0.04mol，則氫離子濃度為0.1mol/L，則溶液的pH=1，
故答案為：1．

點評：本題考查了原電池和電解池，明確原電池的構(gòu)成條件、原電池原理及電解池原理是解本題關(guān)鍵，難點是（2）②溶液pH的計算，根據(jù)溶液中的溶質(zhì)計算陽極上的產(chǎn)物，再結(jié)合轉(zhuǎn)移電子相等進行解答即可，難度中等．