Question

I．利用化学反应将储存在物质内部的化学能转化为电能，科学家设计出了原电池，从而为人类生产、生活提供能量。

(1)甲同学认为，所有的氧化还原反应都可以设计成原电池，你是否同意？____ (填“是”或“否”)。

(2)乙同学依据氧化还原反应：2Ag^＋＋Cu=Cu^2＋＋2Ag设计的原电池如图所示：

①负极材料是_______，发生的电极反应为____________________________。

②当反应进行到一段时间后取出电极材料，测得某一电极增重了5.4 g，则该原电池反应共转移的电子数目是________。

II．水是生命之源，也是化学反应中的主角。请回答下列问题：

(1)已知：2 mol H₂完全燃烧生成液态水时放出572 kJ的热量。

①若2 mol氢气完全燃烧生成水蒸气，则放出的热量________ (填“>”“<”或“＝”)572 kJ。

②每克氢气燃烧生成液态水时放出的热量为________。

(2)天然气(主要成分CH₄)和氧气反应生成二氧化碳和水，该反应为放热的氧化还原反应，可将其设计成燃料电池，构造如图所示，a、b两个电极均由多孔的碳块组成。a电极的电极反应式是____________________________。当a极转移0.3mol电子时，b极消耗标准状况下O₂的体积为_________________mL。b极附近pH____(填“增大”、“减小”或“不变”)。

Answer

否 铜 Cu－2e－=Cu2＋ 0.05NA(或3.01×1022) < 143 kJ CH4－8e－＋10OH－=CO32-+7H2O 1680 增大

【解析】

I．(1)并不是所有的氧化还原反应都可以设计成原电池，例如C+CO22CO，该反应为氧化还原反应，但在高温条件下进行，不能设计成原电池；

(2)①由反应“2Ag++Cu=Cu2++2Ag”可知，在反应中，Cu被氧化，失电子，应为原电池的负极，反应式为Cu-2e-=Cu2+；

②银电极上发生反应Ag++e-=Ag，因此银电极质量变大，当银电极质量增加5.4g，则n(Ag)=0.05mol，根据电极反应Ag++e-=Ag，可知导线中通过的电子的物质的量为0.05mol，数目为0.05NA(或3.01×1022)；

II．(1)①水蒸气变成液态水会放出热量，根据盖斯定律可知若2 mol氢气完全燃烧生成水蒸气，则放出的热量<572kJ；

②2mol氢气的质量为4g，所以1g氢气燃烧生成液态水时放出的热量为=143 kJ；

(2)a电极通入甲烷，甲烷失电子被氧化，电解质溶液为碱性，所以生成碳酸根，电极方程式为：CH4－8e－＋10OH－=CO32-+7H2O；反应过程中O2→H2O，每个氧气分子得到4个电子，所以转移0.3mol电子时，消耗的氧气为=0.075mol，标况下体积为0.075mol×22.4L/mol=1.68L=1680mL；b电极电极方程式为O2+2H2O+4e-=4OH-，所以电极附近pH增大。