Question

如圖所示的裝置，在盛有水的燒杯中，等質(zhì)量的鐵圈和銀圈的連接在一起，吊著一根絕緣的細(xì)絲，使之平衡．小心地從燒杯中央滴入CuSO₄溶液．試回答下列問題：（相對原子質(zhì)量：Fe-56，Cu-64）
（1）片刻后觀察到的現(xiàn)象是（指金屬圈）

 

，原因是

 

．
（2）上述反應(yīng)結(jié)束后，將兩個金屬圈取出，分別稱重，兩金屬圈質(zhì)量差為1.2克．再向溶液中滴加足量氯水，則發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

 

，其中被氧化的元素是

 

，充分反應(yīng)后轉(zhuǎn)移電子總數(shù)為

 

．
（3）上述2反應(yīng)結(jié)束后所得溶液體積為100mL，則反應(yīng)后所得溶液中各溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度分別是（要求分別指出溶質(zhì)）

 

、

 

．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）該裝置構(gòu)成原電池，鐵易失電子作負(fù)極、銀作正極，負(fù)極反應(yīng)式為Fe-2e^-=Fe²⁺、正極反應(yīng)式為Cu²⁺+2e^-=Cu；
（2）溶液中存在亞鐵離子，亞鐵離子能被氯氣氧化生成鐵離子；根據(jù)亞鐵離子和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計算；
（3）兩個金屬圈質(zhì)量差為析出銀和溶解鐵的質(zhì)量和，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒計算溶解鐵的質(zhì)量，2反應(yīng)結(jié)束后，溶液中的溶質(zhì)為硫酸鐵、氯化鐵，根據(jù)原子守恒計算硫酸鐵和氯化鐵的物質(zhì)的量濃度．

解答： 解：（1）該裝置構(gòu)成原電池，鐵易失電子作負(fù)極、銀作正極，負(fù)極反應(yīng)式為Fe-2e^-=Fe²⁺、正極反應(yīng)式為Cu²⁺+2e^-=Cu，鐵片不斷溶解、銀片上質(zhì)量不斷增加，所以看到的現(xiàn)象是銀圈表面變紅向下沉，鐵圈變細(xì)向上浮，
故答案為：銀圈表面變紅向下沉，鐵圈變細(xì)向上��；形成原電池，鐵圈為負(fù)極，鐵失電子溶解，銀圈為正極，溶液中的銅離子的電子在銀圈上析出；
（2）溶液中存在亞鐵離子，亞鐵離子能被氯氣氧化生成鐵離子，反應(yīng)方程式為6FeSO₄+3Cl₂=2Fe₂（SO₄）₃+2FeCl₃，該反應(yīng)中被氧化的元素是+2價Fe，兩個金屬圈質(zhì)量差為析出銀和溶解鐵的質(zhì)量和，設(shè)溶解鐵的物質(zhì)的量為xmol，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒得析出銅的物質(zhì)的量為xmol，則（56+64）g/mol×xmol=1.2g，x=0.01，則硫酸亞鐵的物質(zhì)的量為0.01mol，根據(jù)亞鐵離子和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式得，轉(zhuǎn)移電子數(shù)=0.01mol×N_A/mol=0.01N_A或6.02×10²¹，
故答案為：6FeSO₄+3Cl₂=2 Fe₂（SO₄）₃+2FeCl₃；+2價Fe；0.01N_A或6.02×10²¹；
（3）根據(jù)（2）知硫酸亞鐵的物質(zhì)的量為0.01mol，根據(jù)6FeSO₄+3Cl₂=2Fe₂（SO₄）₃+2FeCl₃知，n（FeCl₃）=n（Fe₂（SO₄）₃）=

1

3

n（FeSO₄）=

0.01

3

mol，所以C（FeCl₃）=C（Fe₂（SO₄）₃）=

0.01 3 mol

0.1L

=0.033mol/L，故答案為：C（FeCl₃）=

0.01 3 mol

0.1L

=0.033mol/L；C（Fe₂（SO₄）₃）=

0.01 3 mol

0.1L

=0.033mol/L．

點評：本題考查了原電池原理，根據(jù)得失電子確定正負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)，再結(jié)合轉(zhuǎn)移電子守恒進行有關(guān)計算，題目難度中等．