Question

5．（1）实事证明，能设计成原电池的反应通常是放热反应，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是C．
A．C（s）+H₂0（g）=C0（g）十H₂（g）△H＞O
B．NaOH（aq）+HCl（aq）=NaCl（aq）+H₂0（l）△H＜O
C.2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H＜0
（2）以KOH溶液为电解质溶液，依据所选反应设计一个原电池，其负极反应为：H₂-2e^-+2OH^--=2H₂0．
（3）电解原理在化学工业中有着广泛的应用．现将你设计的原电池通过导线与右图中电解池相连，其中，a为电解液，X和Y是两块电极板，则：
①若X和Y均为惰性电极，a为CuSO₄溶液，则电解时的化学反应方程式为CuS0₄+2H₂0$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+0₂↑+2H₂SO₄．通过一段时间后，向所得溶液中加入0.2molCu0粉末，恰好恢复电解前的浓度和pH，则电解过程中转移的电子的物质的量为0.4mol．
②若X、Y分别为铁和铜，a仍为CuSO₄溶液，则Y极的电极反应式为Cu-2e^-=Cu²⁺．
（4）0.2mol的气态高能燃料乙硼烷（B₂H₆）在氧气中燃烧，生成固态的三氧化二硼和液态水，放出433kJ热量，其燃烧热的热化学方程式为B₂H₆（g）+3O₂（g）═B₂O₃（s）+3H₂O（l）△H=-2165kJ•mol^-1．

Answer 1

分析 （1）能设计成原电池的反应必须是自发进行的放热的氧化还原反应；
（2）碱性氢氧燃料电池中，负极上燃料氢气失电子好氢氧根离子反应生成水；
（3）①若X和Y均为惰性电极，a为CuSO₄溶液，电解时，X电极上铜离子放电、Y电极上氢氧根离子放电；要使溶液恢复原状，应该根据“析出什么加入什么”原则加入物质，根据Cu和转移电子之间的关系式计算；
②若X、Y分别为铁和铜，a仍为CuSO₄溶液，Y电极上铜失电子发生氧化反应；
（4）根据热化学方程式的书写方法可知，物质的物质的量与反应放出的热量成正比，0.2mol气态高能燃料乙硼烷在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出433.0kJ的热量，则1mol气态高能燃料乙硼烷在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出433.0×5=2165.0kJ的热量，注意标明各物质的聚集状态来解答．

解答 解：（1）A．该反应在吸热反应，不能设计成原电池，故A错误；
B．该反应不属于氧化还原反应，不能设计成原电池，故B错误；
C．该反应属于自发进行的放热的氧化还原反应，能设计成原电池，故C正确；
故选C；     
（2）碱性氢氧燃料电池中，负极上燃料氢气失电子好氢氧根离子反应生成水，电极反应式为H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O，故答案为：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O；
（3）①若X和Y均为惰性电极，a为CuSO₄溶液，电解时，X电极上铜离子放电、Y电极上氢氧根离子放电，所以电池反应式为2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；加入0.2molCuO能使溶液恢复原状，说明电解过程中只生成氧气和铜，根据Cu原子守恒得n（CuO）=n（Cu）=0.2mol，根据Cu和转移电子之间的关系知，转移电子的物质的量=0.2mol×2=0.4mol，
故答案为：2CuSO₄+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；0.4mol；
②若X、Y分别为铁和铜，a仍为CuSO₄溶液，Y电极上铜失电子发生氧化反应，电极反应式为Cu-2e^-=Cu²⁺，故答案为：Cu-2e^-=Cu²⁺；
（4）0.2mol气态高能燃料乙硼烷在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出433.0kJ的热量，则1mol气态高能燃料乙硼烷在氧气中燃烧，生成固态三氧化二硼和液态水，放出433.0×5=2165.0kJ的热量，热化学方程式中放热△H＜0，所以△H=-2165.0kJ/mol，所以该反应的热化学方程式为B₂H₆（g）+3O₂（g）═B₂O₃（s）+3H₂O（l）△H=-2165.0kJ/mol，
故答案为：B₂H₆（g）+3O₂（g）═B₂O₃（s）+3H₂O（l）△H=-2165.0kJ/mol．

点评 本题考查了原电池和电解池原理，根据原电池反应特点及各个电极上发生的反应来分析解答，电极反应式书写是考查热点，注意（3）②活泼金属作阳极时发生的电极反应，为易错点．