题目内容
【题目】Ⅰ．原电池是一类重要的化学电源，请填写下列空白。
（1）将锌片和银片浸入稀H2SO4中组成原电池，两极间连接一个电流计，写出该电池的电极总化学反应方程式为__________。
（2）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量，总质量为47g，则产生标况下的氢气_______升，导线上转移的电子为_____NA。
（3）若12.8g铜与一定量的浓HNO3混合反应，铜耗尽时共产生5.6L（标准状况）NO和NO2的混合气体，则所消耗的HNO3的物质的量为___，混合气体的平均相对分子质量为___。
Ⅱ．现有纯铁片、纯银片、纯铜片、稀硫酸、FeSO4溶液、Fe2(SO4)3溶液，大烧杯、导线若干，请运用原电池原理设计实验，验证Cu2+、Fe3+的氧化性强弱。
（1）写出电极反应式，负极：__________，正极__________。
（2）请在下面方框中画出原电池的装置图，要求：注明电解质溶液名称、正负极材料，并标出电子移动方向。
__________。
【答案】 Zn+H2SO4＝ZnSO4+H2↑ 4.48 0.4 0.65mol 41.2 Cu-2e-=Cu2+ 2Fe3++2e-=2Fe2+ 
【解析】
Ⅰ．（1）将锌片和银片浸入稀H2SO4中组成原电池，金属性锌强于银，锌是负极，锌失去电子。银是正极，溶液中的氢离子在正极放电，所以该电池的电极总化学反应方程式为Zn+H2SO4＝ZnSO4+H2↑。
（2）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量，总质量为47g，这说明参加反应的锌的质量是60g－47g＝13g，物质的量是0.2mol，根据总反应式可知产生氢气0.2mol，在标况下的体积为4.48L，导线上转移的电子的物质的量是0.4mol，个数是0.4NA。
（3）12.8g铜的物质的量是12.8g÷64g/mol＝0.2mol，根据铜原子守恒可知生成硝酸铜是0.2mol，还原产物NO和NO2的物质的量之和是5.6L÷22.4L/mol＝0.25mol，所以根据氮原子守恒可知所消耗的HNO3的物质的量为0.25mol+0.2mol×2＝0.65mol；设混合气体中NO和NO2的物质的量分别是xmol、ymol，则x+y＝0.25，根据电子得失守恒可知3x+y＝0.2×2＝0.4，解得x＝0.075，y＝0.175，所以混合气体的平均相对分子质量为
；
Ⅱ．（1）Fe3+氧化性比Cu2+强，可发生2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，Cu被氧化，为原电池的负极，负极反应为Cu-2e－=Cu2+，正极Fe3+被还原，电极方程式为2Fe3++2e－=2Fe2+；
（2）Fe3+氧化性比Cu2+强，可发生2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，Cu被氧化，为原电池的负极，正极Fe3+被还原，正极为银，电解质溶液是硫酸铁溶液，则原电池装置图可设计为
。
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