Question

【題目】Ⅰ．原電池是一類重要的化學電源，請填寫下列空白。

（1）將鋅片和銀片浸入稀H2SO4中組成原電池，兩極間連接一個電流計，寫出該電池的電極總化學反應方程式為__________。

（2）若該電池中兩電極的總質量為60g，工作一段時間后，取出鋅片和銀片洗凈干燥后稱量，總質量為47g，則產生標況下的氫氣_______升，導線上轉移的電子為_____NA。

（3）若12.8g銅與一定量的濃HNO3混合反應，銅耗盡時共產生5.6L（標準狀況）NO和NO2的混合氣體，則所消耗的HNO3的物質的量為___，混合氣體的平均相對分子質量為___。

Ⅱ．現有純鐵片、純銀片、純銅片、稀硫酸、FeSO4溶液、Fe2(SO4)3溶液，大燒杯、導線若干，請運用原電池原理設計實驗，驗證Cu2+、Fe3+的氧化性強弱。

（1）寫出電極反應式，負極：__________，正極__________。

（2）請在下面方框中畫出原電池的裝置圖，要求：注明電解質溶液名稱、正負極材料，并標出電子移動方向。

__________。

Answer 1

【答案】 Zn+H2SO4＝ZnSO4+H2↑ 4.48 0.4 0.65mol 41.2 Cu-2e-=Cu2+ 2Fe3++2e-=2Fe2+

【解析】

Ⅰ．（1）將鋅片和銀片浸入稀H2SO4中組成原電池，金屬性鋅強于銀，鋅是負極，鋅失去電子。銀是正極，溶液中的氫離子在正極放電，所以該電池的電極總化學反應方程式為Zn+H2SO4＝ZnSO4+H2↑。

（2）若該電池中兩電極的總質量為60g，工作一段時間后，取出鋅片和銀片洗凈干燥后稱量，總質量為47g，這說明參加反應的鋅的質量是60g－47g＝13g，物質的量是0.2mol，根據總反應式可知產生氫氣0.2mol，在標況下的體積為4.48L，導線上轉移的電子的物質的量是0.4mol，個數是0.4NA。

（3）12.8g銅的物質的量是12.8g÷64g/mol＝0.2mol，根據銅原子守恒可知生成硝酸銅是0.2mol，還原產物NO和NO2的物質的量之和是5.6L÷22.4L/mol＝0.25mol，所以根據氮原子守恒可知所消耗的HNO3的物質的量為0.25mol+0.2mol×2＝0.65mol；設混合氣體中NO和NO2的物質的量分別是xmol、ymol，則x+y＝0.25，根據電子得失守恒可知3x+y＝0.2×2＝0.4，解得x＝0.075，y＝0.175，所以混合氣體的平均相對分子質量為；

Ⅱ．（1）Fe3+氧化性比Cu2+強，可發生2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，Cu被氧化，為原電池的負極，負極反應為Cu-2e－=Cu2+，正極Fe3+被還原，電極方程式為2Fe3++2e－=2Fe2+；

（2）Fe3+氧化性比Cu2+強，可發生2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，Cu被氧化，為原電池的負極，正極Fe3+被還原，正極為銀，電解質溶液是硫酸鐵溶液，則原電池裝置圖可設計為。