Question

4．原電池是化學(xué)對人類的一項重大貢獻(xiàn)．
（1）有同學(xué)想把NaOH與HCl 的中和反應(yīng)設(shè)計成原電池，你認(rèn)為是否可行？否（填“是”或“否”），理由是該中和反應(yīng)是非氧化還原反應(yīng)，能夠構(gòu)成原電池的反應(yīng)必須是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)．
（2）利用下述反應(yīng)　2FeCl₃+Cu═2FeCl₂+CuCl₂設(shè)計一個原電池裝置，試回答：
①該原電池的正極材料是石墨，負(fù)極材料是銅，電解質(zhì)溶液是FeCl₃溶液．
②該原電池的負(fù)極反應(yīng)式為Cu-2e^-=Cu²⁺，正極反應(yīng)式為2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺．
③外電路中的電子是從Cu電極流向石墨電極．
（3）將鋅片和銀片浸入稀硫酸中組成原電池，兩電極間連接一個電流計．
若該電池中兩電極的總質(zhì)量為60g，工作一段時間后，取出鋅片和銀片洗凈干燥后稱重，總質(zhì)量為47g，則：產(chǎn)生氫氣的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）為4.48L．

Answer 1

分析 （1）能夠構(gòu)成原電池的反應(yīng)必須是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)；
（2）根據(jù)反應(yīng)“2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂”可知，反應(yīng)中銅失電子而被氧化，應(yīng)為原電池負(fù)極，正極應(yīng)為活潑性比銅弱的金屬或?qū)щ姷姆墙饘俨牧�，F(xiàn)e³⁺在正極得到電子而被還原，電解質(zhì)溶液為FeCl₃，依次分析解答；
（3）根據(jù)原電池的電極反應(yīng)式判斷電極質(zhì)量減少的物質(zhì)，再結(jié)合方程式計算生成氣體的體積．

解答 解：（1 ）能夠構(gòu)成原電池的反應(yīng)必須是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，NaOH與HCl 的中和反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng)，不能設(shè)計成原電池，
故答案為：否；該中和反應(yīng)是非氧化還原反應(yīng)，能夠構(gòu)成原電池的反應(yīng)必須是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)；
（2）①由反應(yīng)“2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂”可知，反應(yīng)中銅失電子而被氧化，應(yīng)為原電池負(fù)極，正極應(yīng)為活潑性比銅弱的金屬或?qū)щ姷姆墙饘俨牧希現(xiàn)e³⁺在正極得到電子而被還原，電解質(zhì)溶液為FeCl₃，
故答案為：石墨；銅；FeCl₃溶液；
②負(fù)極上銅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上鐵離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為：負(fù)極：Cu-2e^-=Cu²⁺正極：2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺，
故答案為：Cu-2e^-=Cu²⁺；2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺．
③原電池中，外電路中的電子是從負(fù)極流向正極，即從Cu電極流向石墨電極，故答案為：Cu；石墨；
（3）銀片和鋅片分別作原電池的正負(fù)極，當(dāng)發(fā)生反應(yīng)時，負(fù)極材料失電子變成離子進(jìn)入溶液，質(zhì)量減少；正極材料不參加反應(yīng)，所以本題質(zhì)量減少的量是鋅的質(zhì)量．
鋅減少的質(zhì)量為60g-47g=13g，結(jié)合方程式計算生成氫氣的體積．
Zn+H₂SO₄=ZnSO₄ +H₂↑
65g                    22.4L
13g                     4.48L
即產(chǎn)生氫氣的體積為4.48L．
故答案為：4.48L．

點評 本題考查原電池的設(shè)計及原電池的工作原理，題目難度不大，注意從氧化還原反應(yīng)的角度由電池反應(yīng)判斷電極反應(yīng)．