Question

【題目】現有反應：

A.CaCO3CaO＋CO2↑

B.Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑

C.C＋CO22CO

D.2KOH＋H2SO4=K2SO4＋2H2O

(1)上述四個反應中屬于氧化還原反應且反應過程中能量變化符合如圖的是_______(填反應序號)。

(2)在常溫下，上述四個反應中可用于設計原電池的是__________(填反應序號)，根據該原電池回答下列問題：

①負極材料是______，負極發生______(填“氧化”或“還原”)反應；正極反應式為_____。

②當導線中有1 mol電子通過時，理論上發生的變化是 _______ (填序號)。

a．溶液增重32.5 g b．溶液增重31.5 g

c．析出1g H2 d．析出11.2LH2

(3) 對于反應B，將足量且等量的形狀相同的鋅塊分別加入到等濃度等體積的兩份稀硫酸X、Y中，同時向X中加入少量飽和CuSO4溶液，發生反應生成氫氣的體積(V)與時間(t)的關系如圖所示。

① m曲線表示鋅與稀硫酸_________(填“X”或“Y”)反應。

② 鋅分別與稀硫酸X、Y反應時，反應速率不同的原因是________(填序號)。

a. CuSO4作催化劑

b.加入硫酸銅溶液增大了c()

c.Zn首先與Cu2+反應，生成的Cu與Zn、稀硫酸構成原電池

d.加入硫酸銅溶液增大了溶液體積

(4)理論上講，任何自發的氧化還原反應都可以設計成原電池。請利用反應2H2 + O2＝2H2O設制一個化學電池(材料均用碳棒)，回答下列問題：

該電池的a極是______，(填正極或負極)，若電解質溶液是稀硫酸，則移向______極，(填a或b)，寫出b極上的電極反應式________________.

Answer 1

【答案】C B Zn或鋅 氧化 2H＋＋2e－=H2↑ bc X c 負極 a O2＋4e－＋4 H＋＝2H2O

【解析】

(2)一般放熱的氧化還原反應可以設計成原電池；

(3)加有少量硫酸銅的溶液中Zn會置換出銅單質，從而形成原電池加快反應速率；

(4)原電池的負極上發生失電子的氧化反應，正極上發生得電子的還原反應，反應2H2+ O2＝2H2O中氫氣失電子被氧化，所以通入氫氣的一極為負極，通入氧氣的一極為正極。

(1)圖示反應的反應物的總能量低于生成物的總能量，所以為吸熱反應；

A．碳酸鈣受熱分解為吸熱反應，但該反應中沒有元素化合價發生變化，不是氧化還原反應，故A不符合題意；

B．金屬與酸的置換反應為放熱反應，故B不符合題意；

C．碳與二氧化碳的反應為吸熱反應，且該過程有元素化合價發生變化，屬于氧化還原反應，故C符合題意；

D．酸堿中和反應為放熱反應，且該反應不是氧化還原反應，故D不符合題意；

答案選C。

(2)上述四個反應中，Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑為放熱的氧化還原反應，可以設計成原電池；

①該反應中Zn被氧化，所以負極材料為Zn，原電池中負極失電子發生氧化反應；正極為氫離子得電子生成氫氣的反應，電極反應式為2H＋＋2e－=H2↑；

②電池的負極反應為Zn-2e－=Zn2+；正極反應為2H＋＋2e－=H2↑，所以轉移1mol電子時，生成0.5molZn2+和0.5molH2；

a．溶液增重的質量為0.5mol×65g/mol-0.5mol×2g/mol=31.5g，故a錯誤；

b．根據a可知溶液增重31.5g，故b正確；

c．析出氫氣的質量為0.5mol×2g/mol=1g，故c正確；

d．未標明溫度和壓強，無法確定氣體的體積，故d錯誤；

綜上所述選bc；

(3)①曲線m表示的反應速率更快，滴有硫酸銅的稀硫酸中形成原電池，反應速率更快，所以曲線m代表X；

②根據分析可知Zn首先與Cu2+反應生成Cu，Cu與Zn、稀硫酸構成原電池加快反應速率，導致X比Y的反應速率快，所以選c；

(4)a電極通入氫氣發生氧化反應，為負極；原電池中陰離子流向負極，所以硫酸根移向a極；b極上氧氣得電子發生還原反應，電解質溶液為酸性溶液，所以生成水，電極反應式為O2＋4e－＋4 H＋＝2H2O。