Question

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

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溶液為電解質溶液，依據所選的反應設計一個原電池，其正極的電極反應式為

O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-

．
某同學用銅片、銀片、Cu（NO₃）₂溶液、AgNO₃溶液、導線和鹽橋（裝有瓊脂-KNO₃的管）設計成一個原電池，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，原電池能繼續工作
c．若開始時用U形銅代替鹽橋，裝置中無電流產生
d．若開始時用U形銅代替鹽橋，U形銅的質量不變
（2）電解原理在化學工業中有著廣泛的應用．現將設計的燃料電池通過導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，當陽極產生672mL（標準狀況下）氣體時，溶液的pH=

1

（假設電解后溶液的體積不變）．

Answer 1

分析：（1）能設計成原電池的反應必須是自發的放熱的氧化還原反應；原電池中，負極上失電子發生氧化反應，正極上得電子發生還原反應；
（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先根據離子放電順序及溶液中溶質的物質的量確定陽極上析出的物質，再根據轉移電子守恒計算陰極上析出的物質，根據溶液中氫離子濃度計算溶液的pH．

解答：解：（1）能設計成原電池的反應必須是自發的放熱的氧化還原反應，
a是吸熱反應，所以不能設計成原電池，故錯誤；
b是自發進行的放熱的氧化還原反應，所以能設計成原電池，故正確；
c不是氧化還原反應，所以不能設計成原電池，故錯誤；
故選b；
若以KOH溶液為電解質溶液，正極上氧氣得電子發生還原反應，電極反應式為 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工作，故錯誤；
c．若開始時用U形銅代替鹽橋，則左側構成電解池，右側構成原電池，故錯誤；
d．若開始時用U形銅代替鹽橋，則左側構成電解池，右側構成原電池，U型銅電極反應式從左向右依次為：Cu²⁺+2e^-=Cu、Cu-2e^-=Cu²⁺，所以U型銅質量不變，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，電極反應式為2Cl^--2e^-=Cl₂↑，0.04mol氯離子只能生成0.02mol氯氣，即448mL氯氣，轉移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
4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑知，生成224mL氧氣又轉移0.04mol電子，所以電解過程中一共轉移0.08mol電子，陰極上先銅離子放電，電極反應式為：Cu²⁺+2e^-=Cu，現有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，明確原電池的構成條件、原電池原理及電解池原理是解本題關鍵，難點是（2）②溶液pH的計算，根據溶液中的溶質計算陽極上的產物，再結合轉移電子相等進行解答即可，難度中等．