Question

8．如圖原電池裝置圖：
欲將反應(yīng)2Fe³⁺+Cu═Cu²⁺+2Fe²⁺設(shè)計(jì)成原電池，該電池負(fù)極材料為銅，電解質(zhì)溶液為氯化鐵溶液，10min內(nèi)該電池向外提供0.1mol電子，負(fù)極材料的質(zhì)量變化為3.2g，假設(shè)該電解質(zhì)溶液為2L，則以Fe³⁺濃度變化表示的該反應(yīng)的速率為0.005 mol/（L•min）．

Answer 1

分析 根據(jù)電池反應(yīng)式知，Cu失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，則作負(fù)極，不如Cu活潑的金屬或?qū)щ姷姆墙饘僮髡龢O，含有鐵離子的可溶性鐵鹽溶液為電解質(zhì)溶液，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子與Cu的關(guān)系式計(jì)算消耗Cu的質(zhì)量；根據(jù)轉(zhuǎn)移電子與鐵離子的關(guān)系計(jì)算反應(yīng)速率．

解答 解：2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺，根據(jù)方程式可知，銅的化合價(jià)升高，失電子，應(yīng)作為原電池的負(fù)極；3價(jià)鐵離子化合價(jià)降低，得到電子，故電解質(zhì)溶液可選用氯化鐵；正極可選用惰性電極石墨（Pt亦可）；又負(fù)極反應(yīng)為Cu-2e^-=Cu²⁺，根據(jù)電極反應(yīng)式可知，消耗1mol銅，轉(zhuǎn)移2mol電子，故轉(zhuǎn)移0.1mol電子，消耗的銅為0.05mol，質(zhì)量為0.05mol×64g/mol=3.2g，同時(shí)消耗Fe³⁺的物質(zhì)的量為0.1mol，所以Fe³⁺濃度變化表示的該反應(yīng)的速率為：$\frac{\frac{0.1mol}{2L}}{10min}$=0.005 mol/（L•min），
故答案為：銅；氯化鐵溶液；3.2g；0.005 mol/（L•min）．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了原電池原理的分析判斷，原電池原理和電極分析判斷是解題關(guān)鍵，注意電極反應(yīng)生成的離子在電解質(zhì)溶液中的存在分析，題目難度中等．