Question

17．（1）某實(shí)驗(yàn)小組同學(xué)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，以檢驗(yàn)化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)后①中的溫度升高；②中的溫度降低．由此判斷鋁條與鹽酸的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，Ba（OH）₂•8H₂O與NH₄Cl的反應(yīng)是吸 熱反應(yīng)．反應(yīng)過程① （填“①”或“②”）的能量變化可用圖2表示．

（2）為了驗(yàn)證Fe³⁺與Cu²⁺氧化性強(qiáng)弱，下列裝置能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖洽冢ㄌ钚蛱?hào)）．

（3）將CH₄設(shè)計(jì)成燃料電池，其利用率更高，裝置如圖4所示（a、b為多孔碳棒）．A處電極入口通甲烷（填A(yù)或B），其電極反應(yīng)式為CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O．

（4）如圖5是某化學(xué)興趣小組探究不同條件下化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置．請(qǐng)回答下列問題：
①當(dāng)電極a為Al、電極b為Cu、電解質(zhì)溶液為稀硫酸時(shí)，寫出該原電池正極的電極反應(yīng)式為2H⁺+2e^-═H₂↑．
②當(dāng)電極a為Al、電極b為Mg、電解質(zhì)溶液為氫氧化鈉溶液時(shí)，該原電池的正極為Mg；該原電池的負(fù)極反應(yīng)式為Al+4OH^--3e^-=AlO₂^-+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）化學(xué)反應(yīng)中，溫度升高，則反應(yīng)放熱；溫度降低則反應(yīng)吸熱；圖2中反應(yīng)物總能量大于生成物總能量，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，據(jù)此進(jìn)行解答；
（2）驗(yàn)證Fe³⁺與Cu²⁺氧化性強(qiáng)弱，在原電池中，銅作負(fù)極、其它導(dǎo)電的金屬或非金屬作正極，電解質(zhì)溶液為可溶性的鐵鹽；
（3）根據(jù)電子流向知，A為負(fù)極、B為正極，燃料電池中通入燃料的電極為負(fù)極、通入氧化劑的電極為正極，甲烷失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水；
（4）①Al、Cu、稀硫酸構(gòu)成的原電池，金屬Al作負(fù)極，金屬Cu為正極，正極上氫離子得到電子，負(fù)極上Al失去電子；
②Al、Mg、NaOH溶液構(gòu)成的原電池中，Al為負(fù)極，Mg為正極，負(fù)極上Al失去電子，正極上水中的氫離子得到電子，以此來解答．

解答 解：（1）通過實(shí)驗(yàn)測(cè)出，反應(yīng)前后①燒杯中的溫度升高，則Al跟鹽酸的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，②燒杯中的溫度降低，則Ba（OH）₂•8H₂O跟NH₄Cl的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)；根據(jù)圖2數(shù)據(jù)可知，該反應(yīng)中，反應(yīng)物總能量大于生成物總能量，則該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，可表示反應(yīng)①的能量變化，
故答案為：放；吸；①；  
（2）驗(yàn)證Fe³⁺與Cu²⁺氧化性強(qiáng)弱，在原電池中，銅作負(fù)極、其它導(dǎo)電的金屬或非金屬作正極，電解質(zhì)溶液為可溶性的鐵鹽，
①中鐵作負(fù)極、Cu作正極，電池反應(yīng)式為Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，不能驗(yàn)證Fe³⁺與Cu²⁺氧化性強(qiáng)弱，故錯(cuò)誤；
②中銅作負(fù)極、銀作正極，電池反應(yīng)式為Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺，能驗(yàn)證Fe³⁺與Cu²⁺氧化性強(qiáng)弱，故正確；
③中鐵發(fā)生鈍化現(xiàn)象，Cu作負(fù)極、鐵作正極，電池反應(yīng)式為：Cu+2NO₃^-+4H⁺=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O，不能驗(yàn)證Fe³⁺與Cu²⁺氧化性強(qiáng)弱，故錯(cuò)誤；
④中鐵作負(fù)極、銅作正極，電池反應(yīng)式為：Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺，不能驗(yàn)證Fe³⁺與Cu²⁺氧化性強(qiáng)弱，故錯(cuò)誤；
故答案為：②；
（3）根據(jù)電子流向知，A為負(fù)極、B為正極，燃料電池中通入燃料的電極為負(fù)極、通入氧化劑的電極為正極，所以A處通入甲烷，甲烷失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水，電極反應(yīng)式為CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O，
故答案為：A；CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O；
（4）①Al、Cu、稀硫酸構(gòu)成的原電池，金屬Al作負(fù)極，金屬Cu為正極，正極上氫離子得到電子，負(fù)極上Al失去電子，正極反應(yīng)為2H⁺+2e^-=H₂↑，
故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；
②Al、Mg、NaOH溶液可構(gòu)成原電池，Al為負(fù)極，Mg為正極，負(fù)極上Al失去電子，正極上水中的氫離子得到電子，發(fā)生電池離子反應(yīng)為2Al+2OH^-+2H₂O=2AlO₂^-+3H₂↑，
故答案為：Mg； Al+4OH^--3e^-=AlO₂^-+2H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了反應(yīng)熱現(xiàn)象、原電池和電解池原理，為高頻考點(diǎn)，把握?qǐng)D中裝置的分析及原電池的工作原理為解答的關(guān)鍵，側(cè)重電極、電極反應(yīng)、轉(zhuǎn)移電子的考查，注意（4）中②不能直接利用金屬活潑性判斷負(fù)極，題目難度中等．