Question

15．根據(jù)如圖原電池的裝置圖回答下列問題：
（1）欲將反應(yīng)2Fe³⁺+Cu═Cu²⁺+2Fe²⁺設(shè)計成原電池，該電池負(fù)極材料為銅，電解質(zhì)溶液為氯化鐵溶液，10min內(nèi)該電池向外提供0.1mol電子，負(fù)極材料的質(zhì)量變化為3.2g，假設(shè)該電解質(zhì)溶液為2L，則以Fe³⁺濃度變化表示的該反應(yīng)的速率為0.005 mol/（L•min）．
（2）若C為稀H₂SO₄溶液，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，A電極材料為Cu，B電極材料為Fe，則B電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為Fe-2e^-=Fe²⁺；反應(yīng)進(jìn)行一段時間后溶液C的pH將升高（填“升高”“降低”或“基本不變”）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)原電池的工作原理選取適合的材料，再根據(jù)電極反應(yīng)式進(jìn)行相關(guān)計算；
（2）若C為稀H₂SO₄溶液，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，B電極材料為Fe且做負(fù)極，A為正極，溶液中氫離子得到電子生成氫氣，氫離子濃度減小，氫氧根離子濃度增大．

解答 解：（1）2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺，根據(jù)方程式可知，銅的化合價升高，失電子，應(yīng)作為原電池的負(fù)極；3價鐵離子化合價降低，得到電子，故電解質(zhì)溶液可選用氯化鐵；正極可選用惰性電極石墨（Pt亦可）；又負(fù)極反應(yīng)為Cu-2e^-=Cu²⁺，根據(jù)電極反應(yīng)式可知，消耗1mol銅，轉(zhuǎn)移2mol電子，故轉(zhuǎn)移0.1mol電子，消耗的銅為0.05mol，質(zhì)量為0.05×64=3.2g，同時消耗Fe³⁺的物質(zhì)的量為0.1mol，所以以Fe³⁺濃度變化表示的該反應(yīng)的速率為$\frac{\frac{0.1mol}{2L}}{10min}$=0.005 mol/（L•min）
故答案為：銅；氯化鐵溶液；3.2g；0.005 mol/（L•min）；
（2）若C為稀H₂SO₄溶液，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，B電極材料為Fe且做負(fù)極，電極反應(yīng)為Fe-2e^-=Fe²⁺，A為正極，溶液中氫離子得到電子生成氫氣，電極反應(yīng)為：2H⁺+2e^-=H₂↑；氫離子濃度減小，氫氧根離子濃度增大，溶液pH升高，故答案為：Fe-2e^-=Fe²⁺；升高．

點評 本題考查了原電池原理的分析判斷，原電池原理和電極分析判斷是解題關(guān)鍵，注意電極反應(yīng)生成的離子在電解質(zhì)溶液中的存在分析，題目難度中等．