Question

（1）事實證明，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

C

．
A．C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H＞0
B．NaOH（aq）+HCl（aq）=NaCl（aq）+H₂O（l）△H＜0
C．2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H＜0
（2）以硫酸溶液為電解質(zhì)溶液，依據(jù)所選反應(yīng)設(shè)計一個原電池，其正極的電極反應(yīng)式為

O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O

．
（3）電解原理在化學(xué)工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用．現(xiàn)將你設(shè)計的原電池通過導(dǎo)線與下圖中電解池相連，其中，a為電解液，X和Y是兩塊電極板，則：
①若X和Y均為惰性電極，a為CuSO₄溶液，則陽極的電極反應(yīng)式為

4OH^--4e^-=H₂O+O₂↑

，電解時的化學(xué)反應(yīng)方程式為

2CuSO₄+2H₂O

通電  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄

．
若一段時間后，測得某一極增重25.6g，要將此時的溶液恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH，則需要向所得溶液中加入的物質(zhì)為

CuO

，其物質(zhì)的量為

0.4mol

．
②若X、Y依次為銅和鐵，a仍為CuSO₄溶液，且反應(yīng)過程中未生成Fe³⁺，則Y極的電極反應(yīng)式為

Fe-2e^-=Fe²⁺

③若用此裝置電解精煉銅，應(yīng)選用

粗銅

做陽極，電解過程中CuSO₄的濃度將

減小

（填“增大”、“減小”或“不變”）．
④若用此裝置在鐵制品上鍍銅，應(yīng)選用鐵制品做

陰極

，電鍍液的濃度將

不變

（填“增大”、“減小”或“不變”）．

Answer 1

分析：（1）理論上能設(shè)計成原電池的化學(xué)反應(yīng)為能自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)；
（2）氫氧燃料酸性電池中，正極發(fā)生還原反應(yīng)，正極上氧氣獲得電子，酸性條件下生成水；
（3）①若電解硫酸銅溶液時，陽極上氫氧根離子放電，陰極上銅離子放電，據(jù)此寫出電池反應(yīng)式，依據(jù)電極反應(yīng)寫出電解池中的化學(xué)方程式；
根據(jù)方程式可知，生成銅和氧氣的物質(zhì)的量之比是2：1，要將此時的溶液恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH，可以加入CuO，根據(jù)銅元素守恒計算需要CuO的物質(zhì)的量；
②若X、Y依次為銅和鐵，a仍為CuSO₄溶液，判斷X為陰極，Y為陽極，且反應(yīng)過程中未生成Fe³⁺，陽極鐵失電子生成亞鐵離子；
③依據(jù)電極精煉銅是粗銅做陽極，精銅做陰極，含銅離子的鹽溶液做電解質(zhì)溶液，粗銅中含有的雜質(zhì)金屬鐵、鎳、鋅等電解過程中也會失電子，所以電解質(zhì)溶液中銅離子濃度減��；
④依據(jù)電鍍原理，鍍層金屬做電解池的陽極，待鍍物質(zhì)做陰極，電解質(zhì)溶液是含鍍層金屬離子的溶液；依據(jù)電極反應(yīng)分析，電解質(zhì)溶液濃度不變．

解答：解：（1）A．反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，不能設(shè)計成原電池，故A錯誤；
B．該反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng)，不能設(shè)計成原電池，故B錯誤；
C．該反應(yīng)是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，且為放熱反應(yīng)，可以設(shè)計成原電池，故C正確；
故答案為：C；
（2）以硫酸溶液為電解質(zhì)溶液，氫氧燃料酸性電池中，正極發(fā)生還原反應(yīng)，正極上氧氣獲得電子，酸性條件下生成水，正極電極反應(yīng)式為：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，
故答案為：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O；
（3）①電解硫酸銅溶液時，陽極上生成氧氣，陰極上生成銅，同時溶液中生成硫酸，所以，陽極電極反應(yīng)為：4OH^--4e^-=H₂O+O₂↑；電池反應(yīng)式為：2CuSO₄+2H₂O

通電  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，若一段時間后，測得某一極增重25.6g，說明析出Cu為

25.6g

64g/mol

=0.4mol，根據(jù)方程式可知，生成銅和氧氣的物質(zhì)的量之比是2：1，要將此時的溶液恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH，可以加入CuO，根據(jù)銅元素守恒其物質(zhì)的量為0.4mol，
故答案為：4OH^--4e^-=H₂O+O₂↑；2CuSO₄+2H₂O

通電  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；CuO；0.4mol；
②若X、Y依次為銅和鐵，a仍為CuSO₄溶液，判斷X為極，Y為陽極，且反應(yīng)過程中未生成Fe³⁺，陽極鐵失電子生成亞鐵離子，則Y極電極反應(yīng)為：Fe-2e^-=Fe²⁺，
故答案為：Fe-2e^-=Fe²⁺；
③電極精煉銅是粗銅做陽極，精銅做陰極，含銅離子的鹽溶液做電解質(zhì)溶液，粗銅中含有的雜質(zhì)金屬鐵、鎳、鋅等電解過程中也會失電子，所以電解質(zhì)溶液中銅離子濃度減小，
故答案為：粗銅；減小；
④若用此裝置在鐵制品上鍍銅，依據(jù)電鍍原理，鍍層金屬銅做電解池的陽極，待鍍物質(zhì)鐵做陰極，電解質(zhì)溶液是含鍍層金屬離子銅離子的溶液，陽極電極反應(yīng)為：Cu-2e-=Cu²⁺；陰極電極反應(yīng)為：Cu²⁺+2e^-=Cu，反應(yīng)電解質(zhì)溶液濃度基本不變，
故答案為：陰極；不變．

點評：本題考查原電池原理、構(gòu)成原電池的條件和電極反應(yīng)書寫、電解池的有關(guān)電極反應(yīng)書寫，電解精煉、電鍍等電解原理的應(yīng)用等知識點，題目難度中等．