Question

10．（1）事實證明，能設計成原電池的反應通常是放熱反應．下列化學反應在理論上可以設計成原電池的是B．
a．C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H＞0
b．CH₄（g）+2O₂（g）═CO₂（g）+2H₂O（l）△H＜0
c．Ba（OH）₂（aq）+H₂SO₄（aq）═BaSO₄（s）+2H₂O（l）△H＜0
（2）鋰錳電池的體積小、性能優(yōu)良，是常用的電池．該電池反應原理如圖所示，其中電解質LiClO₄溶于混合有機溶劑中，Li⁺通過電解質遷移入MnO₂晶格中，生成LiMnO₂．
回答下列問題：
①該電池的負極材料是Li（填Li或MnO₂）．
②電池正極反應式為MnO₂+e^-+Li⁺=LiMnO₂．
（3）氯氣雖然有毒，但它卻是現(xiàn)代化學工業(yè)上不可缺少的重要化工原料之一．工業(yè)上大量使用電解飽和食鹽水（氯堿工業(yè)）來制取氯氣．
①氯堿工業(yè)電解食鹽水的離子方程式為2Cl^-+2H₂O $\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2OH^-．
②電解過程中溶液中的Na⁺向電解池的陰極移動 （填“陽”或“陰”）．
③若用上述鋰錳電池和鉛蓄電池（負極板為Pb，正極板為PbO₂，電解質為硫酸）分別電解飽和食鹽水制取氯氣，當獲得相同體積的氯氣時（標況下測定，不考慮氯氣溶于水），鋰錳電池和鉛蓄電池負極質量變化量之比為7：48．

Answer 1

分析 （1）常溫下屬于氧化還原反應的放熱反應，可設計為原電池，存在元素化合價變化的反應為氧化還原反應；
（2）形成原電池反應時，Li為負極，被氧化，電極方程式為Li-e^-=Li⁺，MnO₂為正極，被還原，電極方程式為MnO₂+e^-+Li⁺=LiMnO₂，結合電極方程式以及元素化合價的變化解答該題；
（3）①電解飽和食鹽水陽極氯離子失電子發(fā)生氧化反應生成氯氣，陰極氫離子得到電子發(fā)生還原反應生成氫氣和氫氧化鈉；
②電解池中陽離子移向陰極；
③若用上述鋰錳電池和鉛蓄電池（負極板為Pb，正極板為PbO₂，電解質為硫酸）分別電解飽和食鹽水制取氯氣，當獲得相同體積的氯氣時，說明電池中電子守恒，結合電極反應計算．

解答 解：（1）A．C（s）+H₂O（g）=CO（g）+H₂（g）△H＞0，為氧化還原反應，但為吸熱反應，不能設計為原電池，故A錯誤；
B．2H₂（g）+O₂（g）=2H₂O（1）△H＜0，為氧化還原反應，為放熱反應，能設計為原電池，故B正確；
C．Ba（OH）₂（aq）+H₂SO₄（aq）═BaSO₄（s）+2H₂O（l）△H＜0，不屬于氧化還原反應，不能設計為原電池，故C錯誤；
故答案為：B；
（2）①電池的負極材料是Li，MnO₂為正極，
故答案為：Li；
②MnO₂為正極，被還原，電極方程式為MnO₂+e^-+Li⁺=LiMnO₂，
故答案為：MnO₂+e^-+Li⁺=LiMnO₂；
（3）①電解飽和食鹽水陽極氯離子失電子發(fā)生氧化反應生成氯氣，陰極氫離子得到電子發(fā)生還原反應生成氫氣，反應的離子方程式為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2OH^-，
故答案為：2Cl^-+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$H₂↑+Cl₂↑+2OH^-；
②電解過程中溶液中的Na⁺向電解池的陰極，
故答案為：陰；
③鉛蓄電池負極電極反應：Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄，鋰錳電池負極反應Li-e^-=Li⁺，電子守恒Pb～PbSO₄～2Li～2e^-，鋰錳電池負極質量減小，鉛蓄電池負極質量增加，鋰錳電池和鉛蓄電池負極變化量之比=$\frac{2×7}{96}$=$\frac{7}{48}$，
故答案為：7：48．

點評 本題考查了原電池、電解池原理分析、電極反應書寫、電極質量變化的計算等，掌握基礎是解題關鍵，題目難度中等．