Question

（1）原電池反應(yīng)通常是放熱反應(yīng)，下列化學(xué)反應(yīng)在理論上可設(shè)計成原電池是

D

，理由是

該反應(yīng)既是放熱反應(yīng)，又是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)

．
A．C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H＞O
B．C（s）+CO₂（g）=2CO（g）△H＞O
C．CaC₂（s）+2H₂O （g）=Ca（OH）₂（l）+C₂H₂（g）△H＜O
D．CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H＜O
（2）以KOH溶液為電解質(zhì)溶液，依據(jù)（1）所選反應(yīng)設(shè)計一個原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為

CH₄+10OH^--8e=CO₃^2-+7H₂O

；
以H₂SO₄溶液為電解質(zhì)溶液，將（1）中D選項的CH₄改為C₆H₁₂O₆，其負(fù)極反應(yīng)式為

C₆H₁₂O₆-24e+6H₂O=6CO₂+24H⁺

．
（3）電解原理在化工上有著廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)將你設(shè)計的原電池通過導(dǎo)線與右圖中的電解池相連，其中a為電解質(zhì)溶液，X和Y為兩塊電極板，則：
①若X和Y均為惰性電極，a為飽和的NaCl溶液，則檢驗Y電極產(chǎn)物的方法是

將濕潤的淀粉KI試紙靠近Y極支管口處，試紙變藍(lán)，說明有氯氣生成

；
②若X和Y分別為石墨和鐵，a仍為飽和的NaCl溶液，則陽極反應(yīng)式為

Fe-2e=Fe ²⁺

；
③若X和Y均為惰性電極，a為CuSO₄溶液，電解一段時間后，向所得溶液中加入0.1mol的Cu（OH）₂，恰好使溶液恢復(fù)電解前的濃度和PH，則電解過程中陽極產(chǎn)生的氣體體積（標(biāo)況下）為

2.24L

．

Answer 1

分析：（1）原電池的構(gòu)成條件之一是：該反應(yīng)必須是能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，且反應(yīng)過程放熱．
（2）當(dāng)電解質(zhì)溶液呈堿性時，甲烷失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水．
當(dāng)電解質(zhì)溶液呈酸性時，C₆H₁₂O₆失電子和水反應(yīng)生成二氧化碳和氫離子．
（3）①當(dāng)電極為惰性電極時，陽極上溶液中氯離子放電生成氯氣，根據(jù)氯氣的檢驗方法檢驗．
②當(dāng)較活潑的金屬作陽極時，陽極上金屬電極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)．
③根據(jù)“電解出什么物質(zhì)加入什么物質(zhì)”的方法分析，根據(jù)電極反應(yīng)式計算陽極上產(chǎn)生氣體的體積．

解答：解：（1）能構(gòu)成原電池的條件之一是：該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，即△H＜O，且該反應(yīng)必須是能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)．
A、該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，故錯誤．
B、該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，故錯誤．
C、該反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng)，故錯誤．
D、該反應(yīng)是放熱反應(yīng)且是能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，故正確．
故答案為：D；理由是：該反應(yīng)既是放熱反應(yīng)，又是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)．
（2）堿性條件下，甲烷失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水，電極反應(yīng)式為CH₄+10OH^--8e=CO₃^2-+7H₂O；
酸性條件下，C₆H₁₂O₆失電子和水反應(yīng)生成二氧化碳和氫離子，電極反應(yīng)式為 C₆H₁₂O₆-24e+6H₂O=6CO₂+24H⁺．
故答案為：CH₄+10OH^--8e=CO₃^2-+7H₂O；   C₆H₁₂O₆-24e+6H₂O=6CO₂+24H⁺．
（3）①當(dāng)石墨作電極時，陽極Y上氯離子失電子生成氯氣，氯氣有氧化性能和碘離子發(fā)生置換反應(yīng)生成碘單質(zhì)，淀粉遇碘變藍(lán)色，所以檢驗氯氣的方法是將濕潤的淀粉KI試紙靠近Y極支管口處，試紙變藍(lán)，說明有氯氣生成．
故答案為：將濕潤的淀粉KI試紙靠近Y極支管口處，試紙變藍(lán)，說明有氯氣生成．
②當(dāng)較活潑的金屬鐵作陽極時，金屬鐵失電子生成二價鐵離子，電極反應(yīng)式為Fe-2e=Fe ²⁺．
故答案為Fe-2e=Fe ²⁺．
③根據(jù)“電解出什么物質(zhì)加入什么物質(zhì)”的方法知，加入Cu（OH）₂相當(dāng)于加入CuO．H₂O，所以發(fā)生電解時分兩段，一段是生成氧氣和銅，一段是生成氫氣和氧氣．
當(dāng)生成氧氣和銅時，根據(jù)原子守恒知：0.1mol的Cu（OH）₂相當(dāng)于有0.1molCuO，所以生成0.05mol氧氣；
0.1mol的Cu（OH）₂相當(dāng)于有0.1molH₂O，電解0.1mol水生成0.05mol氧氣．
所以陽極上產(chǎn)生的氧氣的體積=（0.05+0.05）mol×22.4L/mol=2.24L．
故答案為：2.24L．

點評：本題考查了電極反應(yīng)式的書寫及電解原理，易錯題是（3）②，注意當(dāng)較活潑的金屬作陽極時，電解池工作時，陽極上金屬電極失電子而不是溶液中陰離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)．