Question

根据题意解答

(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，据实验现象判断①是_________热反应，②是_________热反应．反应过程___(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_________(填序号)．

(3)将H₂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)，负极通入_______其电极反应式为________________电池总反应为______________

(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．

①若两个电极分别是锌、铜，电解质溶液是稀硫酸，正极的电极反应式___________；若电极保持不变，将电解质溶液换成硫酸铜，请将该电池设计为双液原电池画入图6中___________；

②当电极a为Al、电极b为Mg、电解质溶液为氢氧化钠时，该原电池的负极为_______；该原电池的电池总反应为_____________________________．

③若电池的总反应是2FeCl₃＋Fe3FeCl₂，则可以作正极材料的是________，正极反应式是__________若该电池反应消耗了0.1mol FeCl₃，则转移电子的数目为_____。

Answer

放 吸 ① ② H2 H2-2e-+2OH-=2H2O 2H2+O2=2H2O 2H++2e-=H2 Al 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ 比铁不活泼的金属或石墨 Fe3++e-=Fe2+ 0.1NA

【解析】

当反应物总能量大于生成物总能量时，反应为放热反应；验证Fe3+与Cu2+氧化性强弱，可以通过氧化还原反应进行验证；氢氧燃料电池中氢气在负极发生反应，氧气在正极发生反应；原电池中负极发生氧化反应，正极发生还原反应，据此判断正负极材料。

（1）Al与HCl反应后，温度升高，则说明反应放热，Ba（OH）2•8H2O与NH4Cl的反应温度降低，说明反应为吸热反应；反应①为放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，所以①的能量变化可用图2表示。

（2）为了验证Fe3+与Cu2+氧化性强弱，可通过氧化还原反应Cu+2Fe3+= 2Fe2++ Cu2+来验证,将该反应设计成原电池,铜作负极,比铜不活泼的金属或石墨作正极,选择含Fe3+的电解质溶液,若电流计指针偏转说明反应能发生,证明Fe3+氧化性强于Cu2+，则装置②符合要求。

（3）氢氧燃料电池中氢气在负极发生反应，电极反应式为H2-2e-+2OH-=2H2O，电池的总反应式为2H2+O2=2H2O。

（4）①若两个电极分别是锌、铜，电解质溶液是稀硫酸，则锌作负极，铜作正极，正极的电极反应式为2H++2e-=H2；若电极保持不变，将电解质溶液换成硫酸铜，将锌棒插入到硫酸锌溶液中，铜棒插入到硫酸铜溶液中，中间用盐桥连接形成双液原电池，装置如图：

。

②当电极a为Al、电极b为Mg、电解质溶液为氢氧化钠时，Al能与氢氧化钠发生氧化还原反应，则Al作原电池的负极；该原电池的电池总反应为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+

3H2↑。

③根据电池的总反应2FeCl3＋Fe3FeCl2可知，铁作负极，则正极材料应为比铁不活泼的金属或石墨，Fe3+在正极得电子发生还原反应，电极反应式是Fe3++e-=Fe2+；根据电极反应式可知，若该电池反应消耗了0.1mol FeCl3，则转移电子的数目为0.1NA。