Question

3．將質量相等的鐵片和銅片用導線相連浸入500mL硫酸銅溶液中構成如圖1的裝置：（以下均假設反應過程中溶液體積不變）．
（1）鐵片上的電極反應式為Fe-2e^-=Fe²⁺，銅片周圍溶液會出現(xiàn)溶液顏色變淺的現(xiàn)象．
（2）若2min后測得鐵片和銅片之間的質量差為1.2g，計算：導線中流過的電子的物質的量為0.02mo1；
（3）金屬的電化學腐蝕的本質是形成了原電池．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是電解質為稀硫酸溶液的氫氧燃料電池原理示意圖，回答下列問題：
①氫氧燃料電池的總反應化學方程式是：2H₂+O₂=2H₂O．
②電池工作一段時間后硫酸溶液的濃度減�。ㄌ睢霸龃蟆薄ⅰ皽p小”或“不變”）．

Answer 1

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

解答 解：（1）鐵比銅活潑，為原電池的負極，發(fā)生氧化反應，電極方程式為Fe-2e^-=Fe²⁺；銅為正極，發(fā)生還原反應，電極方程式為Cu²⁺+2e^-=Cu，則銅片周圍溶液會出現(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）設轉移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裝置構成原電池，F(xiàn)e更活潑易失電子作負極，Sn作正極，正極上氫離子得電子發(fā)生還原反應而生成氫氣，電極反應式為2H⁺+2e^-=H₂↑，導致氫離子濃度降低，溶液的pH增大，
故答案為：正；增大；
②A裝置中Fe發(fā)生化學腐蝕；裝置B、C構成原電池，B裝置中Fe更活潑易失電子作負極，Sn作正極；C裝置中Zn易失電子作負極，F(xiàn)e作正極，作負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，金屬腐蝕快慢速率為：作負極的金屬＞發(fā)生化學腐蝕的金屬＞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即是氫氣與氧氣反應生成水，其反應的總方程式為：2H₂+O₂=2H₂O，
故答案為：2H₂+O₂=2H₂O；
②已知氫氧燃料電池的總反應為：2H₂+O₂=2H₂O，電池工作一段時間后，生成水使溶液體積增大，則硫酸的濃度減小，
故答案為：減�。�

點評 本題考查原電池的工作原理，為高頻考點，側重于學生的分析能力和計算能力的考查，注意把握原電池的工作原理，把握電極方程式的書寫，難度不大．