Question

（1）事实证明，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    ．
A．C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H＞0
B．NaOH（aq）+HCl（aq）=NaCl（aq）+H₂O（l）△H＜0
C．2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（l）△H＜0
（2）以硫酸溶液为电解质溶液，依据所选反应设计一个原电池，其正极的电极反应式为    ．
（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下图中电解池相连，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，则阳极的电极反应式为    ，电解时的化学反应方程式为    ．
若一段时间后，测得某一极增重25.6g，要将此时的溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH，则需要向所得溶液中加入的物质为    ，其物质的量为    ．
②若X、Y依次为铜和铁，a仍为CuSO₄溶液，且反应过程中未生成Fe³⁺，则Y极的电极反应式为   
③若用此装置电解精炼铜，应选用    做阳极，电解过程中CuSO₄的浓度将    （填“增大”、“减小”或“不变”）．
④若用此装置在铁制品上镀铜，应选用铁制品做    ，电镀液的浓度将    （填“增大”、“减小”或“不变”）．

Answer

（1）理论上能设计成原电池的化学反应为能自发进行的氧化还原反应；
（2）氢氧燃料酸性电池中，正极发生还原反应，正极上氧气获得电子，酸性条件下生成水；
（3）①若电解硫酸铜溶液时，阳极上氢氧根离子放电，阴极上铜离子放电，据此写出电池反应式，依据电极反应写出电解池中的化学方程式；
根据方程式可知，生成铜和氧气的物质的量之比是2：1，要将此时的溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH，可以加入CuO，根据铜元素守恒计算需要CuO的物质的量；
②若X、Y依次为铜和铁，a仍为CuSO4溶液，判断X为阴极，Y为阳极，且反应过程中未生成Fe3+，阳极铁失电子生成亚铁离子；
③依据电极精炼铜是粗铜做阳极，精铜做阴极，含铜离子的盐溶液做电解质溶液，粗铜中含有的杂质金属铁、镍、锌等电解过程中也会失电子，所以电解质溶液中铜离子浓度减小；
④依据电镀原理，镀层金属做电解池的阳极，待镀物质做阴极，电解质溶液是含镀层金属离子的溶液；依据电极反应分析，电解质溶液浓度不变．
【解析】
（1）A．反应为吸热反应，不能设计成原电池，故A错误；
B．该反应不是氧化还原反应，不能设计成原电池，故B错误；
C．该反应是自发的氧化还原反应，且为放热反应，可以设计成原电池，故C正确；
故答案为：C；
（2）以硫酸溶液为电解质溶液，氢氧燃料酸性电池中，正极发生还原反应，正极上氧气获得电子，酸性条件下生成水，正极电极反应式为：O2+4H++4e-=2H2O，
故答案为：O2+4H++4e-=2H2O；
（3）①电解硫酸铜溶液时，阳极上生成氧气，阴极上生成铜，同时溶液中生成硫酸，所以，阳极电极反应为：4OH--4e-=H2O+O2↑；电池反应式为：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4，若一段时间后，测得某一极增重25.6g，说明析出Cu为=0.4mol，根据方程式可知，生成铜和氧气的物质的量之比是2：1，要将此时的溶液恰好恢复到电解前的浓度和pH，可以加入CuO，根据铜元素守恒其物质的量为0.4mol，
故答案为：4OH--4e-=H2O+O2↑；2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4；CuO；0.4mol；
②若X、Y依次为铜和铁，a仍为CuSO4溶液，判断X为极，Y为阳极，且反应过程中未生成Fe3+，阳极铁失电子生成亚铁离子，则Y极电极反应为：Fe-2e-=Fe2+，
故答案为：Fe-2e-=Fe2+；
③电极精炼铜是粗铜做阳极，精铜做阴极，含铜离子的盐溶液做电解质溶液，粗铜中含有的杂质金属铁、镍、锌等电解过程中也会失电子，所以电解质溶液中铜离子浓度减小，
故答案为：粗铜；减小；
④若用此装置在铁制品上镀铜，依据电镀原理，镀层金属铜做电解池的阳极，待镀物质铁做阴极，电解质溶液是含镀层金属离子铜离子的溶液，阳极电极反应为：Cu-2e-=Cu2+；阴极电极反应为：Cu2++2e-=Cu，反应电解质溶液浓度基本不变，
故答案为：阴极；不变．