Question

【题目】将质量相等的铁片和铜片 用导线相连浸入 500mL 硫酸铜溶液中构成如图 1 的装 置：（以下均假设反应过程中溶液体积不变）。

（1）铁片上的电极反应式为___________________________。

（2）若 2 min 后测得铁片和铜片之间的质量差为 1.2g，计算：

①导线中流过的电子的物质的量为_________mo1；

（3）若一段时间后测得铁片减少了 2.4g，同时铜片增加了 3.2g，计算这段时间 内该装置消耗的化学能转化为电能的百分比为_____。

（4）若将该装置改为如图 2 所示的装置也能达到和原装置相同的作用。其中 KCl 溶液起沟通两边溶液形成闭合回路的作用，同时又能阻止反应物直接接触。 则硫酸铜溶液应该注入_________ （填“左侧”、“右侧”或“两侧”）烧杯中。

Answer 1

【答案】 Fe－2e－=Fe2＋ 0.02 50% 右侧

【解析】试题分析：将质量相等的铁片和铜片用导线相连浸入 500mL 硫酸铜溶液中构成原电池，铁的活泼性大于铜，所以铁是负极、铜是正极，电池总反应为 ，负极反应为Fe－2e－=Fe2＋、正极反应为；

解析：根据以上分析，（1）铁的活泼性大于铜，铁片是负极，负极反应式为Fe－2e－=Fe2＋。

（2）根据，负极溶解铁的物质的量与正极生成铜的物质的量相等，若 2 min 后测得铁片和铜片之间的质量差为1.2g，设负极溶解铁的物质的量为xmol，则56x+64x=1.2，x=0.01mol，根据负极反应式Fe－2e－=Fe2＋，导线中流过的电子的物质的量为0.02mo1；

（3）铜片增加了3.2g，则通过导线的电子的物质的量是 ，转化为电能消耗的铁为0.05mol；设直接与硫酸铜反应消耗的铁为xmol，根据 ，生成铜xmol，则 ，x=0.05mol，所以这段时间内该装置消耗的化学能转化为电能的百分比为。

（4）该装置能阻止反应物直接接触，所以硫酸铜溶液应该注入右侧的烧杯中。