Question

3．將質(zhì)量相等的鐵片和銅片用導(dǎo)線相連浸入500mL硫酸銅溶液中構(gòu)成如圖1的裝置：（以下均假設(shè)反應(yīng)過(guò)程中溶液體積不變）．
（1）鐵片上的電極反應(yīng)式為Fe-2e^-=Fe²⁺，銅片周圍溶液會(huì)出現(xiàn)溶液顏色變淺的現(xiàn)象．
（2）若2min后測(cè)得鐵片和銅片之間的質(zhì)量差為1.2g，計(jì)算：導(dǎo)線中流過(guò)的電子的物質(zhì)的量為0.02mo1；
（3）金屬的電化學(xué)腐蝕的本質(zhì)是形成了原電池．如下圖所示，燒杯中都盛有稀硫酸．

①圖2B中的Sn為正極，Sn極附近溶液的pH（填增大、減小或不變）增大．
②圖2C中被腐蝕的金屬是鋅．比較A、B、C中純鐵被腐蝕的速率由快到慢的順序是B＞A＞C．
（4）人們應(yīng)用原電池原理制作了多種電池，以滿足不同的需要．燃料電池是一種高效、環(huán)境友好的供電裝置，如圖3是電解質(zhì)為稀硫酸溶液的氫氧燃料電池原理示意圖，回答下列問(wèn)題：
①氫氧燃料電池的總反應(yīng)化學(xué)方程式是：2H₂+O₂=2H₂O．
②電池工作一段時(shí)間后硫酸溶液的濃度減�。ㄌ睢霸龃蟆�、“減小”或“不變”）．

Answer 1

分析 （1）鐵比銅活潑，為原電池的負(fù)極，鐵失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，銅為正極，溶液中的銅離子在正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
（2）負(fù)極上鐵溶解，正極上析出銅，鐵片和銅片相差的質(zhì)量為溶解鐵和析出銅的質(zhì)量之和，溶解鐵的物質(zhì)的量和析出銅的物質(zhì)的量相等，根據(jù)金屬和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計(jì)算；
（3）①B裝置構(gòu)成原電池，F(xiàn)e更活潑易失電子作負(fù)極，Sn作正極，正極上氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)而生成氫氣，導(dǎo)致氫離子濃度降低；
②作負(fù)極的金屬加速被腐蝕，作正極的金屬被保護(hù)，金屬腐蝕快慢速率：作負(fù)極的金屬＞發(fā)生化學(xué)腐蝕的金屬＞作正極的金屬；
（4）①氫氧燃料電池的總反應(yīng)即是氫氣與氧氣反應(yīng)生成水；
②根據(jù)燃料電池的總反應(yīng)方程式判斷硫酸濃度的變化．

解答 解：（1）鐵比銅活潑，為原電池的負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極方程式為Fe-2e^-=Fe²⁺；銅為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極方程式為Cu²⁺+2e^-=Cu，則銅片周圍溶液會(huì)出現(xiàn)溶液顏色變淺的現(xiàn)象，
故答案為：Fe-2e^-=Fe²⁺；溶液顏色變淺；
（2）設(shè)轉(zhuǎn)移xmol電子，則消耗0.5xmolFe，析出0.5xmolCu，則有0.5x×（64+56）=1.2，x=0.02，
故答案為：0.02；
（3）①B裝置構(gòu)成原電池，F(xiàn)e更活潑易失電子作負(fù)極，Sn作正極，正極上氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)而生成氫氣，電極反應(yīng)式為2H⁺+2e^-=H₂↑，導(dǎo)致氫離子濃度降低，溶液的pH增大，
故答案為：正；增大；
②A裝置中Fe發(fā)生化學(xué)腐蝕；裝置B、C構(gòu)成原電池，B裝置中Fe更活潑易失電子作負(fù)極，Sn作正極；C裝置中Zn易失電子作負(fù)極，F(xiàn)e作正極，作負(fù)極的金屬加速被腐蝕，所以鋅被腐蝕，作正極的金屬鐵被保護(hù)，金屬腐蝕快慢速率為：作負(fù)極的金屬＞發(fā)生化學(xué)腐蝕的金屬＞作正極的金屬，所以鐵被腐蝕快慢速率為B＞A＞C，
故答案為：鋅；B＞A＞C；
（4）①氫氧燃料電池的總反應(yīng)即是氫氣與氧氣反應(yīng)生成水，其反應(yīng)的總方程式為：2H₂+O₂=2H₂O，
故答案為：2H₂+O₂=2H₂O；
②已知?dú)溲跞剂想姵氐目偡磻?yīng)為：2H₂+O₂=2H₂O，電池工作一段時(shí)間后，生成水使溶液體積增大，則硫酸的濃度減小，
故答案為：減�。�

點(diǎn)評(píng) 本題考查原電池的工作原理，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力的考查，注意把握原電池的工作原理，把握電極方程式的書(shū)寫(xiě)，難度不大．