Question

化学能在一定条件下能够转化为电能，构成原电池。

（1）根据构成原电池的本质判断，如下反应可以设计成原电池的是（填序号）______。

A.NaOH+HCl=NaCl+H₂O            B.Na₂CO₃+2HCl=2NaCl+H₂O+CO₂↑

C.2H₂O=2H₂↑+O₂↑              D.Cu+2AgNO₃=2Ag+Cu(NO₃)₂

（2）为了探究化学反应中的能量变化，某同学设计了如下两个实验。有关实验现象，下列说法正确的是：_______（填序号）

A．图I和图II的气泡均产生在锌棒表面

B．图II中产生气体的速度比I快

C．图I中温度计的示数高于图II的示数

D．图I和图II中温度计的示数相等，且均高于室温

（3）大气污染越来越成为人们关注的问题.烟气中的NOx必须脱除（即脱硝）后才能排放。己知：CH₄(g)+2O₂(g)=CO₂(g)+2H₂O(l)  △H＝一890.3kJ·mol^-l

N₂(g)+O₂(g)=2NO(g)  △H=+180kJ·mol^-1

CH₄可用于脱硝，写出该反应热化学反应式________。

（4）如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：

①电他的负极反应式为：__________。

②电池工作一段时间后电解质溶液的pH________（填“增大”“减小”或“不变”)。

（5）有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N₂、H₂为电极反应物，以HCl-NH₄Cl为电解质溶液制造新型燃料电池。试写出该电池的正极反应式_________。

Answer

D B C CH4(g)＋4NO(g)===CO2(g)＋2N2(g)＋2H2O(l)，ΔH＝-1250.3KJ/mol CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O 减小 N2+6e-+8H+=2NH4+

【解析】(1)原电池发生的是自发的氧化还原反应；A.NaOH+HCl=NaCl+H2O是复分解反应，不是氧化还原反应，故A错误；B. Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑是复分解反应，不是氧化还原反应，故A错误；C. 2H2O=2H2↑+O2↑是氧化还原反应，但不能自发进行，故C错误；D. Cu+2AgNO3=2Ag+Cu(NO3)2是自发的氧化还原反应，可设计成原电池，故D正确；

(2)图I发生的锌的化学腐蚀，而图II形成了锌-铜原电池；A．图II铜为正极，铜的表面有气泡产生，故A错误；B．利用原电池反应可使金属与酸反应的速率加快，则图II中产生气体的速度比I快，故B正确；C．图I主要是将化学能转化为热能，而图II主要是将化学能转化为电能，则图I温度计的示数高于图II的示数，故C正确；D．由选项C分析可知，图I和图II中温度计的示数不相等，但均高于室温，故D错误；答案为BC；

(3)已知：①CH4(g)+2O2(g)═CO2(g)+2H2O(l)；△H=-890.3kJ•mol-1
②N2(g)+O2(g)═2NO(g)；△H=+180kJ•mol-1，根据盖斯定律：①-2×②得CH4(g)+4NO(g)═CO2(g)+2N2(g)+2H2O(l)，△H=-890.3kJ•mol-1-2×(+180kJ•mol-1)=-1250.3 kJ•mol-1；

(4)①甲烷燃料电池中，通入氧气的极为原电池的正极，通甲烷的极为负极，发生氧化反应，在碱性环境下，电极反应式为CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O；

②根据电池的两极反应，在转移电子一样的情况下，消耗了溶液中的氢氧根离子，所以溶液的碱性减弱，pH减小；

(5)正极上氮气得电子和氢离子反应生成铵根离子，即电极反应为N2+8H++6e-═2NH4+。

点睛：构成原电池的条件是：①有两个活泼性不同的电极；②将电极插入电解质溶液中；③两电极间构成闭合回路；④能自发的进行氧化还原反应；所以设计原电池必须符合构成原电池的条件，且该反应必须是放热反应。