Question

【題目】某興趣小組為研究原電池原理,設(shè)計如圖裝置。

(1)a和b用導線連接，F(xiàn)e電極的電極反應式為：________，Cu極發(fā)生_____反應，溶液中SO42-移向______(填“Cu”或“Fe”)極。

(2)無論a和b是否連接，F(xiàn)e片均被腐蝕。若轉(zhuǎn)移了0.4mol電子，則理論.上Fe片質(zhì)量減輕____g。

(3)設(shè)計一個實驗方案，使如圖裝置中的鐵棒上析出銅，而鐵不溶解(作圖表示)。

_____

(4)依據(jù)Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl晶體的反應原理設(shè)計原電池，你認為是否可行?理由是______。

Answer 1

【答案】 Fe－2e－＝Fe2+ 還原 Fe 11.2 不可行，因為此反應為非氧化還原反應，無電子轉(zhuǎn)移

【解析】本題主要考察原電池的工作原理。在Cu-Fe-稀硫酸原電池中，鐵單質(zhì)的活潑性大于銅單質(zhì)，所以鐵電極上鐵單質(zhì)失去電子被氧化成Fe2+，作負極；銅電極上溶液中的H+得到電子被還原成H2，作正極。電子從負極經(jīng)外借導線流向正極。電解質(zhì)溶液中，陽離子H+向正極移動，陰離子SO42-向負極移動。

（1）Fe電極作負極，失去電子，發(fā)生氧化反應，被氧化，電極反應式為：Fe－2e－＝Fe2+；Cu電極作正極，得到電子，發(fā)生還原反應，被還原，電極反應為： H++2e－=H2 ;（2）a和b不連接，鐵片與稀硫酸反應，發(fā)生化學腐蝕；a和b連接，形成原電池，發(fā)生電化學腐蝕。兩種腐蝕結(jié)果均是鐵元素的化合價由0價上升到+2價，如果轉(zhuǎn)移0. 4mol電子，則理論有0.2mol鐵單質(zhì)被腐蝕，則Fe片質(zhì)量減輕0.2mol×56g/mol=11.2g。（3）使如圖裝置中的鐵棒上析出銅，而鐵不溶解，則說明鐵電極作正極，得到電子，那么應該選取比鐵單質(zhì)活潑的金屬單質(zhì)作正極，比如鋅電極。（4）原電池的形成條件①活潑性不同的兩個電極；②電解質(zhì)溶液；③閉合電路；④有自發(fā)進行的氧化還原反應；Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl晶體的反應不是氧化還原反應，沒有電子轉(zhuǎn)移，因此不能設(shè)計為原電池。