Question

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）铜片周围溶液会出现

 

的现象．
（3）若2min后测得铁片和铜片之间的质量差为2.4g，计算：
①导线中流过的电子的物质的量为

 

mol；
②该段时间内用硫酸铜表示的平均反应速率为

 

mol?L^-1?min^-1
（4）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

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，铁易失电子而作负极，铜作正极，铁电极上铁失电子而发生氧化反应；
（2）铜电极上铜离子得电子发生还原反应；
（3）①负极上铁溶解，正极上析出铜，铁片和铜片相差的质量为溶解铁和析出铜的质量之和，溶解铁的物质的量和析出铜的物质的量相等，根据金属和转移电子之间的关系式计算；
②根据铜离子的物质的量计算平均反应速率；
（4）含有盐桥的原电池中，电极材料与相应的电解质溶液中含有相同的金属元素．

解答： 解：（1）该装置构成原电池，铁易失电子而作负极，铜作正极，铁电极上铁失电子而发生氧化反应，电极反应式为：Fe-2e^-=Fe ²⁺，
故答案为：Fe-2e^-=Fe ²⁺；
（2）铜电极上铜离子得电子发生还原反应而生成铜，所以铜离子浓度降低，则溶液颜色变浅，故答案为：溶液颜色变浅；
（3）①负极上铁溶解，正极上析出铜，铁片和铜片相差的质量为溶解铁和析出铜的质量之和，溶解铁的物质的量和析出铜的物质的量相等，设转移电子的物质的量为xmol，

x

2

×56+

x

2

×64=2.4，x=0.04，故答案为：0.04；
②铜离子的平均反应速率=

0.04mol 2 0.5L

2min

=0.02mol?L^-1?min^-1，故答案为：0.02；
（4）含有盐桥的原电池中，电极材料与相应的电解质溶液中含有相同的金属元素，所以硫酸铜溶液应该倒入右侧，故答案为：右侧．

点评：本题考查了原电池原理，根据原电池中正负极上发生的电极反应来分析解答，注意（3）①中两个电极质量差为溶解铁的质量和析出铜质量之和，很多同学往往认为单纯为析出铜的质量而导致错误，为易错点．