Question

6．（1）将纯锌片和纯铜片按下图方式插入相同浓度的稀硫酸中一段时间，回答下列问题：
①下列说法中正确的是BD（填序号）．
A．甲、乙均为化学能转变为电能的装置
B．乙中铜片上没有明显变化
C．甲中铜片质量减少、乙中锌片质量减少
D．两烧杯中H⁺的浓度均减小
②在相同时间内，两烧杯中产生气泡的速率：甲＞乙（填“＞”、“＜”或“=”）．
③甲中硫酸根离子向锌极移动（填“铜”或“锌”）
④当甲中产生1.12L（标准状况）气体时，理论上通过导线的电子数目为0.1N_A或6.02×10²²．
（2）欲将反应2Fe³⁺+Cu═Cu²⁺+2Fe²⁺设计成原电池，该电池负极材料为Cu，电解质溶液为氯化铁溶液，正极反应为Fe³⁺+e^-═Fe²⁺，10min内该电池向外提供0.1mol电子，则正极材料与负极材料的质量差为3.2g（假设刚开始时，两电极的质量相等）．

Answer 1

分析 （1）①甲装置符合原电池构成条件，所以是原电池，乙不能形成闭合回路，所以不能构成原电池，两个烧杯中，锌都失电子发生氧化反应，甲中铜上氢离子得电子发生还原反应，乙中锌上氢离子得电子发生还原反应；
②作原电池负极的金属加速被腐蚀；
③原电池工作时，阴离子向负极移动；
④根据氢气和转移电子之间的关系式计算；
（2）根据电池反应式知，Cu失电子发生氧化反应，则作负极，不如Cu活泼的金属或导电的非金属作正极，含有铁离子的可溶性铁盐溶液为电解质溶液，根据转移电子与Cu的关系式计算消耗Cu的质量．

解答 解：（1）①A．甲符合原电池构成条件，所以属于原电池，乙不能构成闭合回路，所以不能构成原电池，故A错误；
B．乙不能构成原电池，氢离子在锌片上得电子发生还原反应，所以乙中铜片上没有明显变化，故B正确；
C．甲中铜片作正极，正极上氢离子得电子生成氢气，所以铜片质量不变，乙中锌片和氢离子发生置换反应，所以质量减少，故C错误；
D．两烧杯中锌和氢离子发生置换反应导致溶液中氢离子浓度减小，所以溶液的pH均增大，故D正确；
故答案为：BD；
②甲能构成原电池，乙不能构成原电池，作原电池负极的金属加速被腐蚀，所以在相同时间内，两烧杯中产生气泡的速度：甲＞乙，故答案为：＞；
③锌为负极，硫酸根离子向锌极移动过，故答案为：锌；
④甲中，铜电极上氢离子得电子生成氢气，电极反应式为2H⁺+2e^-=H₂↑，根据电极反应式知，通过电子的物质的量=$\frac{1.12L}{22.4L/mol}$=×2=0.1mol，通过导线的电子数目为0.1N_A或6.02×10²²，
故答案为：0.1N_A或6.02×10²²；
（2）根据电池反应式知，Cu失电子发生氧化反应，则作负极，不如Cu活泼的金属或导电的非金属作正极，含有铁离子的可溶性铁盐溶液为电解质溶液，如FeCl₃溶液；
负极反应式为Cu-2e^-=Cu²⁺，负极上铜失电子生成铜离子进入溶液，所以铜质量在不断减少，根据转移电子与Cu的关系式得消耗Cu的质量=$\frac{0.1mol}{2}$×64g/mol=3.2g；
故答案为：Cu；氯化铁溶液；Fe³⁺+e^-═Fe²⁺；3.2．

点评 本题考查原电池设计，侧重考查学生设计及计算能力，会根据得失电子确定原电池正负极、电解质溶液，失电子的金属作负极、得电子的可溶性电解质溶液为该原电池电解质溶液，题目难度不大．