Question

17．（1）某实验小组同学进行如下实验，以检验化学反应中的能量变化，实验中发现，反应后①中的温度升高；②中的温度降低．由此判断铝条与盐酸的反应是放热反应，Ba（OH）₂•8H₂O与NH₄Cl的反应是吸 热反应．反应过程① （填“①”或“②”）的能量变化可用图2表示．

（2）为了验证Fe³⁺与Cu²⁺氧化性强弱，下列装置能达到实验目的是②（填序号）．

（3）将CH₄设计成燃料电池，其利用率更高，装置如图4所示（a、b为多孔碳棒）．A处电极入口通甲烷（填A或B），其电极反应式为CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O．

（4）如图5是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置．请回答下列问题：
①当电极a为Al、电极b为Cu、电解质溶液为稀硫酸时，写出该原电池正极的电极反应式为2H⁺+2e^-═H₂↑．
②当电极a为Al、电极b为Mg、电解质溶液为氢氧化钠溶液时，该原电池的正极为Mg；该原电池的负极反应式为Al+4OH^--3e^-=AlO₂^-+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）化学反应中，温度升高，则反应放热；温度降低则反应吸热；图2中反应物总能量大于生成物总能量，该反应为放热反应，据此进行解答；
（2）验证Fe³⁺与Cu²⁺氧化性强弱，在原电池中，铜作负极、其它导电的金属或非金属作正极，电解质溶液为可溶性的铁盐；
（3）根据电子流向知，A为负极、B为正极，燃料电池中通入燃料的电极为负极、通入氧化剂的电极为正极，甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水；
（4）①Al、Cu、稀硫酸构成的原电池，金属Al作负极，金属Cu为正极，正极上氢离子得到电子，负极上Al失去电子；
②Al、Mg、NaOH溶液构成的原电池中，Al为负极，Mg为正极，负极上Al失去电子，正极上水中的氢离子得到电子，以此来解答．

解答 解：（1）通过实验测出，反应前后①烧杯中的温度升高，则Al跟盐酸的反应是放热反应，②烧杯中的温度降低，则Ba（OH）₂•8H₂O跟NH₄Cl的反应是吸热反应；根据图2数据可知，该反应中，反应物总能量大于生成物总能量，则该反应为放热反应，可表示反应①的能量变化，
故答案为：放；吸；①；  
（2）验证Fe³⁺与Cu²⁺氧化性强弱，在原电池中，铜作负极、其它导电的金属或非金属作正极，电解质溶液为可溶性的铁盐，
①中铁作负极、Cu作正极，电池反应式为Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，不能验证Fe³⁺与Cu²⁺氧化性强弱，故错误；
②中铜作负极、银作正极，电池反应式为Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺，能验证Fe³⁺与Cu²⁺氧化性强弱，故正确；
③中铁发生钝化现象，Cu作负极、铁作正极，电池反应式为：Cu+2NO₃^-+4H⁺=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O，不能验证Fe³⁺与Cu²⁺氧化性强弱，故错误；
④中铁作负极、铜作正极，电池反应式为：Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺，不能验证Fe³⁺与Cu²⁺氧化性强弱，故错误；
故答案为：②；
（3）根据电子流向知，A为负极、B为正极，燃料电池中通入燃料的电极为负极、通入氧化剂的电极为正极，所以A处通入甲烷，甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O，
故答案为：A；CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O；
（4）①Al、Cu、稀硫酸构成的原电池，金属Al作负极，金属Cu为正极，正极上氢离子得到电子，负极上Al失去电子，正极反应为2H⁺+2e^-=H₂↑，
故答案为：2H⁺+2e^-=H₂↑；
②Al、Mg、NaOH溶液可构成原电池，Al为负极，Mg为正极，负极上Al失去电子，正极上水中的氢离子得到电子，发生电池离子反应为2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案为：Mg； Al+4OH^--3e^-=AlO₂^-+2H₂O．

点评 本题考查了反应热现象、原电池和电解池原理，为高频考点，把握图中装置的分析及原电池的工作原理为解答的关键，侧重电极、电极反应、转移电子的考查，注意（4）中②不能直接利用金属活泼性判断负极，题目难度中等．