4.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.

(1)銅片上的電極反應(yīng)式為Cu2++2e-=Cu,銅片周圍溶液會(huì)出現(xiàn)顏色變淺的現(xiàn)象.
(2)若按照上述裝置反應(yīng)一段時(shí)間后測(cè)得鐵片減少了2.4g,同時(shí)銅片增加了3.2g,則這段時(shí)間內(nèi)該裝置消耗的化學(xué)能有50%轉(zhuǎn)化為電能.
(3)若將該裝置改為如圖2所示的裝置也能達(dá)到和原裝置相同的作用,同時(shí)能保證停止使用該裝置時(shí)反應(yīng)物不損耗,KCl溶液起溝通兩邊溶液形成閉合回路的作用,則硫酸銅溶液應(yīng)該注入右(填“左側(cè)”、“右側(cè)”或“兩側(cè)”)燒杯中,若2min內(nèi)鐵片減少了5.6g,則中間U形管中K+的流速是0.1mo1/min.
(4)若按照(3)中裝置反應(yīng)一段時(shí)間后測(cè)得鐵片和銅片之間的質(zhì)量差為0.6g,則導(dǎo)線中流過的電子為0.01mol.

分析 (1)裝置是否有外加電源可以判斷所屬的類別,根據(jù)電池的工作原理來分析電極電極反應(yīng)以及現(xiàn)象;
(2)鐵電極的電子一部分傳給銅電極,發(fā)生原電池反應(yīng).同時(shí)鐵電極上也發(fā)生置換反應(yīng).電極反應(yīng):Fe-2e-→Fe2+,Cu2++2e-=Cu,銅電極增加3.2g,即0.05mol,同時(shí)鐵電極原電池反應(yīng)產(chǎn)生0.05molFe2+,即鐵電極減少56g/mol×0.05
mol=2.8g,但是鐵片只減少了2.4g,因?yàn)殍F片有一部分直接發(fā)生置換反應(yīng),有銅生成,所以質(zhì)量增加了,這部分鐵的化學(xué)能沒有轉(zhuǎn)化為電能,所以有2.8g-2.4g=0.4g的質(zhì)量差,設(shè)有xmol鐵直接參與置換反應(yīng),
Cu2++Fe=Cu+Fe2+△m
       1mol 64         8
         x               0.4
計(jì)算得x=0.05mol,即直接發(fā)生置換反應(yīng)的鐵為0.05mol,參與原電池反應(yīng)的鐵也是0.05mol;
(3)鹽橋原電池中,金屬電極插入含有該電極金屬陽(yáng)離子的鹽溶液中,所以硫酸銅溶液應(yīng)該注入右側(cè)燒杯中,若2min內(nèi)鐵片減少了5.6g,該段時(shí)間內(nèi)用亞鐵離子表示的平均反應(yīng)速率v=$\frac{\frac{\frac{5.6g}{56g/mol}}{0.5L}}{2min}$=0.1mol•L-1•min-1,則中間U形管中K+的流速是0.1mol/min;
(4)根據(jù)電極反應(yīng)式來計(jì)算.

解答 解:(1)裝置沒有外加電源,屬于原電池,活潑金屬鋅做負(fù)極,本身失電子,F(xiàn)e-2e-=Fe2+,正極上是銅離子得電子,電極反應(yīng)式:Cu2++2e-=Cu,所以銅離子在該極附近溶度減小,溶液顏色變淺,故答案為:Cu2++2e-=Cu;顏色變淺;
(2)鐵電極的電子一部分傳給銅電極,發(fā)生原電池反應(yīng).同時(shí)鐵電極上也發(fā)生置換反應(yīng).電極反應(yīng):Fe-2e-→Fe2+,Cu2++2e-=Cu,銅電極增加3.2g,即0.05mol,同時(shí)鐵電極原電池反應(yīng)產(chǎn)生0.05molFe2+,即鐵電極減少56g/mol×0.05
mol=2.8g,但是鐵片只減少了2.4g,因?yàn)殍F片有一部分直接發(fā)生置換反應(yīng),有銅生成,所以質(zhì)量增加了,這部分鐵的化學(xué)能沒有轉(zhuǎn)化為電能,所以有2.8g-2.4g=0.4g的質(zhì)量差,設(shè)有xmol鐵直接參與置換反應(yīng),
Cu2++Fe=Cu+Fe2+△m
       1mol 64         8
         x               0.4
計(jì)算得x=0.05mol,即直接發(fā)生置換反應(yīng)的鐵為0.05mol,參與原電池反應(yīng)的鐵也是0.05mol,所以該裝置消耗化學(xué)能有50%轉(zhuǎn)化為電能,故答案為:50;
(3)鹽橋原電池中,金屬電極插入含有該電極金屬陽(yáng)離子的鹽溶液中,所以硫酸銅溶液應(yīng)該注入右側(cè)燒杯中,若2min內(nèi)鐵片減少了5.6g,該段時(shí)間內(nèi)用亞鐵離子表示的平均反應(yīng)速率v=$\frac{\frac{\frac{5.6g}{56g/mol}}{0.5L}}{2min}$=0.1mol•L-1•min-1,則中間U形管中K+的流速是0.1mol/min,故答案為:右;0.1;
(4)鐵電極發(fā)生的反應(yīng)為:Fe-2e-→Fe2+,正極上是銅離子得電子,電極反應(yīng)為:Cu2++2e-=Cu,設(shè)轉(zhuǎn)移電子為n,則鐵質(zhì)量減少28n,Cu電極質(zhì)量增加32n,鐵片和銅片之間的質(zhì)量差為28n+32n=60n=0.6g,所以n=0.01,故答案為:0.01.

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生原電池的工作原理,學(xué)生要學(xué)會(huì)應(yīng)用差量法在電極反應(yīng)計(jì)算中的運(yùn)用,綜合性強(qiáng),難度較大.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源:2016-2017學(xué)年寧夏衛(wèi)一高一上10月月考化學(xué)b卷(解析版) 題型:填空題

選擇下列實(shí)驗(yàn)方法分離物質(zhì),將分離方法的序號(hào)填在橫線上。

A 萃取分液 B 升華 C 結(jié)晶 D 分液 E 蒸餾 F過濾

①________分離飽和食鹽水與沙子的混合物。

②_____從硝酸鉀和氯化鈉的混合液中獲得硝酸鉀。

③______分離水和汽油的混合物。

④_____分離CCl4(沸點(diǎn)為76.75℃)和甲苯(沸點(diǎn)為110.6℃)

⑤______分離出混在沙土中的碘單質(zhì)。

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源:2016-2017學(xué)年遼寧省高一上10月月考化學(xué)卷(解析版) 題型:選擇題

在標(biāo)準(zhǔn)狀況下①6.72LCH4 ②3.01×1023個(gè)HCl分子 ③13.6gH2S ④0.2molNH3,下列對(duì)這四種氣體的關(guān)系從大到小表達(dá)正確的是

a.體積②>③>①>④ b.密度②>④>③>①

c.質(zhì)量②>③>①>④ d.氫原子個(gè)數(shù)①>③>④>②

A.a(chǎn)bc B.bcd C.a(chǎn)bcd D.a(chǎn)cd

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

12.最近我們復(fù)習(xí)了常見的幾種金屬:Na、Mg、Al、Fe、Cu.請(qǐng)結(jié)合我們所學(xué)知識(shí)回答下列問題:
(1)鈉原子核外電子有11運(yùn)動(dòng)狀態(tài),其化合物Na2O2可用作供氧劑.
(2)鎂在二氧化碳中點(diǎn)燃的化學(xué)方程式為2Mg+CO2$\frac{\underline{\;點(diǎn)燃\;}}{\;}$2MgO+C.
(3)鋁在元素周期表中位于第三周期第IIIA族.
(4)除去Fe中的雜質(zhì)Al所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O.
(5)上面幾種金屬中可用熱還原法冶煉的是Fe、Cu.
(6)銅的價(jià)電子排布式為3d104s1而不是3d94s2是依據(jù)因?yàn)閇Ar]3d104s1中d軌道處于全滿,s軌道處于半滿.

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:實(shí)驗(yàn)題

19.如圖是短元素周期表的一部分,①~⑨是元素周期表中的部分元素.

請(qǐng)回答下列問題:
(1)元素③④⑧的氣態(tài)氫化物中最穩(wěn)定的是HF(填化學(xué)式).
(2)元素⑤和⑦的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是Al(OH)3+OH-=AlO2-+2H2O.
(3)元素⑥和⑨形成的化合物的電子式是
(4)③、⑤、⑥形成的簡(jiǎn)單離子半徑由大到小的順序?yàn)镺2->Na+>Mg2+(寫離子符號(hào))
(5)由表中兩種元素形成的氫化物A和B都含有18個(gè)電子,A是一種6原子分子,可做火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃料;B是一種常見強(qiáng)氧化劑.已知液態(tài)A與液態(tài)B充分反應(yīng)生成一種液態(tài)10電子分子和一種氣態(tài)單質(zhì),寫出A與B反應(yīng)的化學(xué)方程式:N2H4+2H2O2=N2+4H2O.
(6)某同學(xué)為了比較元素⑧和⑨非金屬性的相對(duì)強(qiáng)弱,用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn):

①濃溶液a和溶液b分別為濃HCl、Na2S(或H2S)(寫化學(xué)式).
②濃溶液a與黑色固體a反應(yīng)的離子方程式為MnO2+4H++2Cl-$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$Mn2++Cl2↑+2H2O.

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

9.下列指定反應(yīng)的離子方程式正確的是(  )
A.氯氣溶于水:Cl2+H2O═2H++Cl-+ClO -
B.NaAlO2溶液中通入過量的CO2:2AlO2-+CO2+3H2O═2Al(OH)3↓+CO32-
C.用稀HNO3溶解Fe3O4固體的離子方程式:Fe3O4+8H+═2Fe3++Fe2++4H2O
D.NaHCO3溶液中加少量Ba(OH)2溶液:2HCO3-+Ba2++2OH-═BaCO3↓+2H2O+CO32-

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

16.下列盛放試劑或取用試劑的方法,正確的是( 。
A.濃硝酸或氫氟酸存放在配有磨口塞的棕色玻璃瓶中
B.汽油或煤油存放在帶橡皮塞的棕色玻璃瓶中
C.用堿式滴定管準(zhǔn)確量取25.00mL的KMnO4溶液
D.新制氯水或硝酸銀溶液存放在配有磨口塞的棕色玻璃瓶中

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

13.乙醇、乙二醇()、甘油(  )分別與足量金屬鈉作用,產(chǎn)生等量的氫氣,則三種醇的物質(zhì)的量之比為( 。
A.6:3:2B.1:2:3C.3:2:1D.4:3:2

查看答案和解析>>

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:選擇題

14.下列說法中,錯(cuò)誤的是( 。
A.元素周期表中,有18個(gè)縱行即有18個(gè)族
B.最外層電子數(shù)為2的元素原子,不一定屬于ⅡA族元素
C.在周期表里,元素所在的周期序數(shù)等于原子核外的電子層數(shù)
D.副族與Ⅷ族元素都是金屬元素

查看答案和解析>>

同步練習(xí)冊(cè)答案