Question

10．（1）將鋅片和銅片浸入稀硫酸中組成原電池，兩電極間連接一個電流計．觀察到的現(xiàn)象為：鋅片溶解，銅片上有氣泡產(chǎn)生，電流計發(fā)生偏轉(zhuǎn)，
銅片上的電極反應(yīng)式為：2H⁺+2e^-=H₂↑．若該電池中兩電極的總質(zhì)量為60g，工作一段時間后，電路中轉(zhuǎn)移了0.4mol電子，則產(chǎn)生氫氣的體積（標準狀況）為4.48L，兩電極的總質(zhì)量為47g．
（2）鐵及鐵的化合物應(yīng)用廣泛，如FeCl₃可用作催化劑、印刷電路銅板腐蝕劑和外傷止血劑等．
①寫出FeCl₃溶液腐蝕印刷電路銅板的離子方程式2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺．
②若將①中的反應(yīng)設(shè)計成原電池，請畫出原電池的裝置圖，標出正、負極，并寫出電極反應(yīng)式．
負極反應(yīng)Cu-2e^-=Cu²⁺，正極反應(yīng)Fe³⁺+e^-=Fe²⁺．

Answer 1

分析 （1）將鋅片和銅片浸入稀硫酸中組成原電池，鋅為負極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，銅為正極氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)得失電子守恒進行計算；
（2）①氯化鐵具有氧化性，能和Cu發(fā)生氧化會反應(yīng)生成氯化亞鐵和氯化銅；
②該反應(yīng)中，銅發(fā)生氧化反應(yīng)作負極、不如銅活潑的金屬或?qū)щ姷姆墙饘僮髫摌O，氯化鐵溶液作電解質(zhì)溶液．

解答 解：（1）將鋅片和銅片浸入稀硫酸中組成原電池，鋅為負極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)失為：Zn-2e^-=Zn²⁺；銅為正極氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)失為：2H⁺+2e^-=H₂↑，所以觀察到的現(xiàn)象為鋅片溶解，銅片上有氣泡產(chǎn)生，電流計發(fā)生偏轉(zhuǎn)；電路中轉(zhuǎn)移了0.4mol電子，則產(chǎn)生氫氣的體積（標準狀況）為$\frac{0.4}{2}$×22.4=4.48L，溶解的鋅為$\frac{0.4}{2}$×65=13g，則兩電極的總質(zhì)量為60-13=47g，
故答案為：鋅片溶解，銅片上有氣泡產(chǎn)生，電流計發(fā)生偏轉(zhuǎn)；2H⁺+2e^-=H₂↑；4.48；47；
（2）①Fe³⁺有強氧化性，能把金屬銅氧化成銅離子，自身被還原成 Fe²⁺，反應(yīng)方程式為2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，故答案為：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
②設(shè)計成原電池時，負極上發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上發(fā)生還原反應(yīng)，該電池反應(yīng)中三價鐵離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以正極上的電極反應(yīng)式為Fe³⁺+e^-=Fe²⁺（或2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺），銅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，所以負極上的電極反應(yīng)式為Cu=2Cu²⁺+2e^-（或Cu-2e^-=Cu²⁺）；
電池反應(yīng)中發(fā)生氧化反應(yīng)的金屬作負極，所以銅作負極，不如負極活潑的金屬或?qū)щ姷姆墙饘僮髡龢O，可選石墨作正極，發(fā)生還原反應(yīng)的電解質(zhì)溶液作原電池的電解質(zhì)溶液，所以該原電池圖為，故答案為：；Cu-2e^-=Cu²⁺；Fe³⁺+e^-=Fe²⁺；

點評 本題考查了原電池的反應(yīng)原理及其設(shè)計，知道哪些反應(yīng)能設(shè)計成原電池，根據(jù)反應(yīng)中元素化合價變化確定正負極、電解質(zhì)溶液，原電池設(shè)計是學(xué)習(xí)難點，也是考試熱點．