- 原电池的设计
- 共53题
2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2
根据此反应选择适宜的材料和试剂设计一个原电池：
（1）负极材料是______，（2）正极材料是______，（3）电解质溶液是______；
（4）写出正极的电极反应式______，（5）负极发生______反应．
正确答案
解：（1）该电池反应中，铜失电子发生氧化反应，选发生氧化反应的金属单质作负极，所以选铜作负极．
故答案为：铜片；
（2）选不如负极活泼的金属或导电的非金属作正极，可用石墨作正极．
故答案为：石墨；
（3）选发生还原反应的电解质溶液作原电池的电解质溶液，该反应中氯化铁得电子发生还原反应，所以选氯化铁溶液作电解质溶液．
故答案为：FeCl3溶液；
（4）正极上三价铁离子得电子发生还原反应，电极反应式为Fe3++e-═Fe2+．
故答案为：Fe3++e-═Fe2+；
（5）负极上失电子发生氧化反应．
故答案为：氧化．
解析
解：（1）该电池反应中，铜失电子发生氧化反应，选发生氧化反应的金属单质作负极，所以选铜作负极．
故答案为：铜片；
（2）选不如负极活泼的金属或导电的非金属作正极，可用石墨作正极．
故答案为：石墨；
（3）选发生还原反应的电解质溶液作原电池的电解质溶液，该反应中氯化铁得电子发生还原反应，所以选氯化铁溶液作电解质溶液．
故答案为：FeCl3溶液；
（4）正极上三价铁离子得电子发生还原反应，电极反应式为Fe3++e-═Fe2+．
故答案为：Fe3++e-═Fe2+；
（5）负极上失电子发生氧化反应．
故答案为：氧化．
利用下列反应：Fe+2Fe3+=3Fe2+设计一个原电池，请选择适当的材料和试剂．
（1）请写出你选用的正极材料、负极材料、电解质溶液（写化学式）：负极为______，正极为______，电解质溶液：______．
（2）负极反应式：______；正极反应式：______．
（3）溶液中Fe3+向______极移动，电子从______极流向______极．
正确答案
Fe
碳棒
FeCl3
Fe-2e-=Fe2+
Fe3++e-=Fe2+
正
负
正
解析
解：（1）在Fe+2Fe3+=3Fe2+反应中，Fe被氧化，应为原电池的负极，电解反应为：Fe-2e-=Fe2+，Fe3+得电子被还原，应为原电池正极反应，正极材料为活泼性比Fe弱的金属或非金属材料如碳棒，电解质溶液为含Fe3+离子的溶液，如FeCl3，
故答案为：Fe；碳棒；FeCl3；
（2）由（1）解答可知，负极反应为Fe-2e-=Fe2+，正极反应为Fe3++e-=Fe2+，故答案为：Fe-2e-=Fe2+；Fe3++e-=Fe2+；
（3）原电池工作时，电子从负极经外电路流向正极，溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，以形成闭合回路，
故答案为：正；负；正．
（1）写出一个能证明还原性Fe比Cu强的离子方程式：______；
（2）根据上述反应设计一个原电池，画出简易装置图（标出电极名称、电极材料、电解质溶液 ）______；
（3）若该电池中两电极的总质量为60g，工作一段时间后，取出两电极洗净干燥后称量，总质量为62g，则反应过程中转移电子的数目为______．
正确答案
（1）铁比铜的还原性强，可与Cu2+发生置换反应，反应的离子方程式为Fe+Cu2+=Fe2++Cu，故答案为：Fe+Cu2+=Fe2++Cu；
（2）在Fe+Cu2+=Fe2++Cu反应中，Fe被氧化，应为原电池的负极，Cu2+得电子被还原生成单质Cu，正极材料为活泼性比Fe的金属如Cu或非金属材料，电解质溶液为含Cu2+离子的溶液，如CuCl2，故答案为：
（3）设用xmolFe反应，根据电池总反应式计算，
Fe+Cu2+=Fe2++Cu△m
1mol 8g
xmol 62g-60g=2g
x=0.25，
根据电极反应式可知Fe-2e-=Fe2+，转移的电子的物质的量为0.5mol，
反应过程中转移电子的数目为3.01×1023或0.5NA，故答案为：3.01×1023或0.5NA．
解析
（1）铁比铜的还原性强，可与Cu2+发生置换反应，反应的离子方程式为Fe+Cu2+=Fe2++Cu，故答案为：Fe+Cu2+=Fe2++Cu；
（2）在Fe+Cu2+=Fe2++Cu反应中，Fe被氧化，应为原电池的负极，Cu2+得电子被还原生成单质Cu，正极材料为活泼性比Fe的金属如Cu或非金属材料，电解质溶液为含Cu2+离子的溶液，如CuCl2，故答案为：
（3）设用xmolFe反应，根据电池总反应式计算，
Fe+Cu2+=Fe2++Cu△m
1mol 8g
xmol 62g-60g=2g
x=0.25，
根据电极反应式可知Fe-2e-=Fe2+，转移的电子的物质的量为0.5mol，
反应过程中转移电子的数目为3.01×1023或0.5NA，故答案为：3.01×1023或0.5NA．
某同学想利用原电池反应检测Zn和Cu的金属活动性顺序．请你帮他选择适宜的材料和试剂设计一个原电池，并完成下列实验报告：
实验目的：探究Zn和Cu的金属活动性顺序
（1）电极材料：正极：______；负极：______；电解质溶液：______．
（2）写出电极反应式：正极：______；负极：______．
（3）画出装置图：______
（4）实验现象：______．
（5）实验结论：______．
正确答案
解：（1）利用反应Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu设计原电池时，根据反应可知，Zn为负极，则正极可以是活泼性不如Zn的金属如Cu等，也可以是碳棒，电解质溶液应为CuSO4．
故答案为：铜片、锌片； CuSO4溶液
（2）原电池工作时，正极反应式为Cu2++2e-=Cu，负极反应式为Zn-2e-=Zn2+．
故答案为：负极：Zn-2e-=Zn2+ 正极：Cu2++2e-=Cu
（3）由（1）可知原电池的装置图为
故答案为：
（4）正极发生还原反应，生成红色金属铜，溶液蓝色变浅．负极发生氧化反应，锌逐渐溶解．
故答案为：负极不断溶解，正极上有红色固体析出，溶液蓝色变浅
（5）锌逐渐溶解，正极析出红色金属铜，说明金属活动性Zn＞Cu．
故答案为：金属活动性Zn＞Cu
解析
解：（1）利用反应Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu设计原电池时，根据反应可知，Zn为负极，则正极可以是活泼性不如Zn的金属如Cu等，也可以是碳棒，电解质溶液应为CuSO4．
故答案为：铜片、锌片； CuSO4溶液
（2）原电池工作时，正极反应式为Cu2++2e-=Cu，负极反应式为Zn-2e-=Zn2+．
故答案为：负极：Zn-2e-=Zn2+ 正极：Cu2++2e-=Cu
（3）由（1）可知原电池的装置图为
故答案为：
（4）正极发生还原反应，生成红色金属铜，溶液蓝色变浅．负极发生氧化反应，锌逐渐溶解．
故答案为：负极不断溶解，正极上有红色固体析出，溶液蓝色变浅
（5）锌逐渐溶解，正极析出红色金属铜，说明金属活动性Zn＞Cu．
故答案为：金属活动性Zn＞Cu
某同学为了使反应2HCl+2Ag═2AgCl+H2↑能进行，设计了下列四个实验，如图所示，你认为可行的方案是（ ）
A
B
C
D
正确答案
解析
解：Ag不能和HCl自发的进行氧化还原反应，所以要使反应2HCl+2Ag═2AgCl+H2↑能进行，应该设计成电解池，Ag失电子发生氧化反应，所以Ag作阳极，氢离子得电子发生还原反应，所以电解质溶液中氢离子放电，则符合条件的是C，故选C．
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