Question

依據(jù)氧化還原反應(yīng)：2Ag⁺（aq）+Cu（s）=Cu²⁺（aq）+2Ag（s）設(shè)計(jì)的原電池．可選擇的試劑有：鐵棒，銅棒，銀棒，F(xiàn)e（NO₃）₂溶液，AgNO₃溶液，Cu（NO₃）₂溶液．
請回答下列問題：
（1）負(fù)極的材料是______；發(fā)生的電極反應(yīng)為______；正極的材料是______；發(fā)生的電極反應(yīng)為______；
電解質(zhì)溶液是______；
（2）負(fù)極上觀察到的現(xiàn)象是______；正極上觀察到的現(xiàn)象是______；溶液中的陰離子移向______（填電極材料），外電路的電子移向______ （填電極材料）．
（3）當(dāng)Ag⁺的消耗速率為0.05mol/時(shí)，Cu²⁺的生成速率是______．
（4）銅與鹽酸的反應(yīng)可用于設(shè)計(jì)原電池嗎？簡述原因______．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)反應(yīng)“2Ag⁺（aq）+Cu（s）═Cu²⁺（aq）+2Ag（s）”分析，在反應(yīng)中，Cu被氧化，失電子，應(yīng)為原電池的負(fù)極，電極反應(yīng)為Cu-2e^-=Cu²⁺，則正極為活潑性較Cu弱的Ag，Ag⁺在正極上得電子被還原，電極反應(yīng)為Ag⁺+e=Ag，電解質(zhì)溶液為AgNO₃ ；
（2）負(fù)極上失電子，金屬變成離子進(jìn)入溶液；正極上金屬離子得電子析出金屬單質(zhì)；溶液中陰離子移向負(fù)極，陽離子移向正極；外電路中電子從負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極；
（3）根據(jù)同一反應(yīng)中同一時(shí)間段內(nèi)各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于計(jì)量數(shù)之比計(jì)算；
（4）根據(jù)原電池的形成條件判斷，原電池的形成條件為：①有兩個(gè)活潑性不同的電極，②將電極插入電解質(zhì)溶液中，③兩電極間構(gòu)成閉合回路，④能自發(fā)的進(jìn)行氧化還原反應(yīng)．
解答：解：（1）根據(jù)反應(yīng)“2Ag⁺（aq）+Cu（s）═Cu²⁺（aq）+2Ag（s）”分析，在反應(yīng)中，Cu被氧化，失電子生成銅離子，電極反應(yīng)為應(yīng)為Cu-2e^-=Cu²⁺，所以銅為原電池的負(fù)極；則正極為活潑性較Cu弱的Ag，Ag⁺在正極上得電子被還原生成銀單質(zhì)，電極反應(yīng)為Ag⁺+e=Ag，電解質(zhì)溶液為AgNO₃ ，
故答案為：銅棒；Cu-2e^-=Cu²⁺；銀棒；Ag⁺+e=Ag；AgNO₃ 溶液；
（2）銅為負(fù)極，負(fù)極上失電子生成銅離子進(jìn)入溶液，所以看到的現(xiàn)象是銅棒不斷溶解；正極上銀離子得電子生成銀單質(zhì)，所以看到的現(xiàn)象是有固體析出；電子在正極上聚集，所以負(fù)極附近有大量的陽離子，溶液中的銀離子移向負(fù)極銅棒；外電路上，電子從負(fù)極銅棒沿導(dǎo)線流向正極銀棒，
故答案為：銅棒不斷溶解；有固體析出；銅棒；銀棒；
（3）同一反應(yīng)中同一時(shí)間段內(nèi)各物質(zhì)的反應(yīng)速率之比等于計(jì)量數(shù)之比，由方程式2Ag⁺（aq）+Cu（s）═Cu²⁺（aq）+2Ag（s）得，銅離子的反應(yīng)速率是銀離子反應(yīng)速率的，所以銅離子的反應(yīng)速率是 0.025mol/L．min，故答案為：0.025mol/L．min；
（4）原電池的形成條件為：①有兩個(gè)活潑性不同的電極，②將電極插入電解質(zhì)溶液中，③兩電極間構(gòu)成閉合回路，④能自發(fā)的進(jìn)行氧化還原反應(yīng)．該反應(yīng)不是自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)，所以不能設(shè)計(jì)為原電池，故答案為：不能，該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行．
點(diǎn)評(píng)：本題原電池原理為載體考查了原電池的設(shè)計(jì)，難度較大，注意設(shè)計(jì)原電池時(shí)要緊扣原電池的形成條件，會(huì)根據(jù)原電池的電池反應(yīng)式判斷正負(fù)極及電解質(zhì)溶液．