Question

4．原电池是化学对人类的一项重大贡献．
（1）有同学想把NaOH与HCl 的中和反应设计成原电池，你认为是否可行？否（填“是”或“否”），理由是该中和反应是非氧化还原反应，能够构成原电池的反应必须是自发的氧化还原反应．
（2）利用下述反应　2FeCl₃+Cu═2FeCl₂+CuCl₂设计一个原电池装置，试回答：
①该原电池的正极材料是石墨，负极材料是铜，电解质溶液是FeCl₃溶液．
②该原电池的负极反应式为Cu-2e^-=Cu²⁺，正极反应式为2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺．
③外电路中的电子是从Cu电极流向石墨电极．
（3）将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计．
若该电池中两电极的总质量为60g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47g，则：产生氢气的体积（标准状况）为4.48L．

Answer 1

分析 （1）能够构成原电池的反应必须是自发的氧化还原反应；
（2）根据反应“2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂”可知，反应中铜失电子而被氧化，应为原电池负极，正极应为活泼性比铜弱的金属或导电的非金属材料，Fe³⁺在正极得到电子而被还原，电解质溶液为FeCl₃，依次分析解答；
（3）根据原电池的电极反应式判断电极质量减少的物质，再结合方程式计算生成气体的体积．

解答 解：（1 ）能够构成原电池的反应必须是自发的氧化还原反应，NaOH与HCl 的中和反应不是氧化还原反应，不能设计成原电池，
故答案为：否；该中和反应是非氧化还原反应，能够构成原电池的反应必须是自发的氧化还原反应；
（2）①由反应“2FeCl₃+Cu=2FeCl₂+CuCl₂”可知，反应中铜失电子而被氧化，应为原电池负极，正极应为活泼性比铜弱的金属或导电的非金属材料，Fe³⁺在正极得到电子而被还原，电解质溶液为FeCl₃，
故答案为：石墨；铜；FeCl₃溶液；
②负极上铜失电子发生氧化反应，正极上铁离子得电子发生还原反应，其电极反应式为：负极：Cu-2e^-=Cu²⁺正极：2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺，
故答案为：Cu-2e^-=Cu²⁺；2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺．
③原电池中，外电路中的电子是从负极流向正极，即从Cu电极流向石墨电极，故答案为：Cu；石墨；
（3）银片和锌片分别作原电池的正负极，当发生反应时，负极材料失电子变成离子进入溶液，质量减少；正极材料不参加反应，所以本题质量减少的量是锌的质量．
锌减少的质量为60g-47g=13g，结合方程式计算生成氢气的体积．
Zn+H₂SO₄=ZnSO₄ +H₂↑
65g                    22.4L
13g                     4.48L
即产生氢气的体积为4.48L．
故答案为：4.48L．

点评 本题考查原电池的设计及原电池的工作原理，题目难度不大，注意从氧化还原反应的角度由电池反应判断电极反应．