Question

（1）在铜锌原电池中，以硫酸为电解质，锌为

 

极，电极反应式为

 

，铜为

 

极，发生

 

反应，当导线通过电子3.01×10²³个，则锌片质量减少

 

g，铜片析出氢气

 

L（标准状况）．
（2）某原电池的总反应式为：2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，请你设计一个能实现该反应的原电池，试在下面画出草图．

（3）将等物质的量氢气和碘蒸气充入密闭容器中进行如下反应：H₂+I₂≒2HI，反应进行2min时测得HI的反应速率为0.1mol/L．min，碘蒸气的浓度为0.4mol/L，则氢气的反应速率为

 

mol/L．min，碘蒸气的起始浓度为

 

mol/L．

Answer 1

考点：设计原电池,原电池和电解池的工作原理

专题：电化学专题

分析：（1）Cu、Zn、稀硫酸构成的原电池中，Zn易失电子作负极、Cu作正极，负极反应式为Zn-2e^-=Zn²⁺、正极反应式为2H⁺+2e^-=H₂↑，根据锌、氢气和转移电子之间的关系式计算；
（2）根据反应Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺可知Fe应为负极，被氧化，正极可为C、Cu等，电解质溶液含有Fe³⁺；
（3）同一可逆反应中同一时间段内，各物质的反应速率之比等于其计量数之比，从而计算氢气、碘的反应速率，根据△C=vt计算参加反应的碘的物质的量浓度，碘蒸气的起始浓度=2min末碘蒸气浓度+参加反应的碘蒸气浓度．

解答： 解：（1）Cu、Zn、稀硫酸构成的原电池中，Zn易失电子作负极、Cu作正极，负极上锌失电子发生氧化反应，正极上氢离子得电子发生还原反应，负极反应式为Zn-2e^-=Zn²⁺、正极反应式为2H⁺+2e^-=H₂↑，根据锌和转移电子的关系式得，溶解锌的质量=

3.01×1023 6.02×1023/mol

2

×1×65g/mol=16.25g，根据氢气和转移电子之间的关系式得，析出氢气体积=

3.01×1023 6.02×1023/mol

2

×1×22.4L/mol=5.6L，
故答案为：负；Zn-2e^-=Zn²⁺；还原；16.25；5.6；
（2）根据反应可知Fe应为负极，被氧化，正极可为C、Cu等，电解质溶液含有Fe³⁺，可为氯化铁或硫酸铁等，装置图为，
故答案为：；
（3）同一可逆反应中同一时间段内，各物质的反应速率之比等于其计量数之比，所以v（H₂）=v（I₂）=

1

2

v（HI）=

1

2

×0.1mol/L．min=0.05mol/L．min，参加反应的碘蒸气浓度△C=vt=0.05mol/L．min×2min=0.1mol/L，碘蒸气的起始浓度=2min末碘蒸气浓度+参加反应的碘蒸气浓度=0.1mol/L+0.4mol/L=0.5mol/L，
故答案为：0.05；0.5．

点评：本题考查原电池设计、化学反应速率等知识点，明确原电池中元素化合价升降与正负极反应是解本题关键，知道设计原电池时正负极、电解质溶液的确定，同时考查学生分析问题、解决问题能力，题目难度不大．