Question

如图所示的装置，在盛有水的烧杯中，等质量的铁圈和银圈的连接在一起，吊着一根绝缘的细丝，使之平衡．小心地从烧杯中央滴入CuSO₄溶液．试回答下列问题：（相对原子质量：Fe-56，Cu-64）
（1）片刻后观察到的现象是（指金属圈）

 

，原因是

 

．
（2）上述反应结束后，将两个金属圈取出，分别称重，两金属圈质量差为1.2克．再向溶液中滴加足量氯水，则发生反应的化学方程式为

 

，其中被氧化的元素是

 

，充分反应后转移电子总数为

 

．
（3）上述2反应结束后所得溶液体积为100mL，则反应后所得溶液中各溶质的物质的量浓度分别是（要求分别指出溶质）

 

、

 

．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理

专题：电化学专题

分析：（1）该装置构成原电池，铁易失电子作负极、银作正极，负极反应式为Fe-2e^-=Fe²⁺、正极反应式为Cu²⁺+2e^-=Cu；
（2）溶液中存在亚铁离子，亚铁离子能被氯气氧化生成铁离子；根据亚铁离子和转移电子之间的关系式计算；
（3）两个金属圈质量差为析出银和溶解铁的质量和，根据转移电子守恒计算溶解铁的质量，2反应结束后，溶液中的溶质为硫酸铁、氯化铁，根据原子守恒计算硫酸铁和氯化铁的物质的量浓度．

解答： 解：（1）该装置构成原电池，铁易失电子作负极、银作正极，负极反应式为Fe-2e^-=Fe²⁺、正极反应式为Cu²⁺+2e^-=Cu，铁片不断溶解、银片上质量不断增加，所以看到的现象是银圈表面变红向下沉，铁圈变细向上浮，
故答案为：银圈表面变红向下沉，铁圈变细向上浮；形成原电池，铁圈为负极，铁失电子溶解，银圈为正极，溶液中的铜离子的电子在银圈上析出；
（2）溶液中存在亚铁离子，亚铁离子能被氯气氧化生成铁离子，反应方程式为6FeSO₄+3Cl₂=2Fe₂（SO₄）₃+2FeCl₃，该反应中被氧化的元素是+2价Fe，两个金属圈质量差为析出银和溶解铁的质量和，设溶解铁的物质的量为xmol，根据转移电子守恒得析出铜的物质的量为xmol，则（56+64）g/mol×xmol=1.2g，x=0.01，则硫酸亚铁的物质的量为0.01mol，根据亚铁离子和转移电子之间的关系式得，转移电子数=0.01mol×N_A/mol=0.01N_A或6.02×10²¹，
故答案为：6FeSO₄+3Cl₂=2 Fe₂（SO₄）₃+2FeCl₃；+2价Fe；0.01N_A或6.02×10²¹；
（3）根据（2）知硫酸亚铁的物质的量为0.01mol，根据6FeSO₄+3Cl₂=2Fe₂（SO₄）₃+2FeCl₃知，n（FeCl₃）=n（Fe₂（SO₄）₃）=

1

3

n（FeSO₄）=

0.01

3

mol，所以C（FeCl₃）=C（Fe₂（SO₄）₃）=

0.01 3 mol

0.1L

=0.033mol/L，故答案为：C（FeCl₃）=

0.01 3 mol

0.1L

=0.033mol/L；C（Fe₂（SO₄）₃）=

0.01 3 mol

0.1L

=0.033mol/L．

点评：本题考查了原电池原理，根据得失电子确定正负极上发生的反应，再结合转移电子守恒进行有关计算，题目难度中等．