Question

【題目】Ⅰ．原電池是一類(lèi)重要的化學(xué)電源，請(qǐng)?zhí)顚?xiě)下列空白。

（1）將鋅片和銀片浸入稀H2SO4中組成原電池，兩極間連接一個(gè)電流計(jì)，寫(xiě)出該電池的電極總化學(xué)反應(yīng)方程式為__________。

（2）若該電池中兩電極的總質(zhì)量為60g，工作一段時(shí)間后，取出鋅片和銀片洗凈干燥后稱(chēng)量，總質(zhì)量為47g，則產(chǎn)生標(biāo)況下的氫氣_______升，導(dǎo)線上轉(zhuǎn)移的電子為_____NA。

（3）若12.8g銅與一定量的濃HNO3混合反應(yīng)，銅耗盡時(shí)共產(chǎn)生5.6L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）NO和NO2的混合氣體，則所消耗的HNO3的物質(zhì)的量為___，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量為___。

Ⅱ．現(xiàn)有純鐵片、純銀片、純銅片、稀硫酸、FeSO4溶液、Fe2(SO4)3溶液，大燒杯、導(dǎo)線若干，請(qǐng)運(yùn)用原電池原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證Cu2+、Fe3+的氧化性強(qiáng)弱。

（1）寫(xiě)出電極反應(yīng)式，負(fù)極：__________，正極__________。

（2）請(qǐng)?jiān)谙旅娣娇蛑挟?huà)出原電池的裝置圖，要求：注明電解質(zhì)溶液名稱(chēng)、正負(fù)極材料，并標(biāo)出電子移動(dòng)方向。

__________。

Answer 1

【答案】 Zn+H2SO4＝ZnSO4+H2↑ 4.48 0.4 0.65mol 41.2 Cu-2e-=Cu2+ 2Fe3++2e-=2Fe2+

【解析】

Ⅰ．（1）將鋅片和銀片浸入稀H2SO4中組成原電池，金屬性鋅強(qiáng)于銀，鋅是負(fù)極，鋅失去電子。銀是正極，溶液中的氫離子在正極放電，所以該電池的電極總化學(xué)反應(yīng)方程式為Zn+H2SO4＝ZnSO4+H2↑。

（2）若該電池中兩電極的總質(zhì)量為60g，工作一段時(shí)間后，取出鋅片和銀片洗凈干燥后稱(chēng)量，總質(zhì)量為47g，這說(shuō)明參加反應(yīng)的鋅的質(zhì)量是60g－47g＝13g，物質(zhì)的量是0.2mol，根據(jù)總反應(yīng)式可知產(chǎn)生氫氣0.2mol，在標(biāo)況下的體積為4.48L，導(dǎo)線上轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量是0.4mol，個(gè)數(shù)是0.4NA。

（3）12.8g銅的物質(zhì)的量是12.8g÷64g/mol＝0.2mol，根據(jù)銅原子守恒可知生成硝酸銅是0.2mol，還原產(chǎn)物NO和NO2的物質(zhì)的量之和是5.6L÷22.4L/mol＝0.25mol，所以根據(jù)氮原子守恒可知所消耗的HNO3的物質(zhì)的量為0.25mol+0.2mol×2＝0.65mol；設(shè)混合氣體中NO和NO2的物質(zhì)的量分別是xmol、ymol，則x+y＝0.25，根據(jù)電子得失守恒可知3x+y＝0.2×2＝0.4，解得x＝0.075，y＝0.175，所以混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量為；

Ⅱ．（1）Fe3+氧化性比Cu2+強(qiáng)，可發(fā)生2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，Cu被氧化，為原電池的負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)為Cu-2e－=Cu2+，正極Fe3+被還原，電極方程式為2Fe3++2e－=2Fe2+；

（2）Fe3+氧化性比Cu2+強(qiáng)，可發(fā)生2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，Cu被氧化，為原電池的負(fù)極，正極Fe3+被還原，正極為銀，電解質(zhì)溶液是硫酸鐵溶液，則原電池裝置圖可設(shè)計(jì)為。