Question

依據(jù)氧化還原反應：2Ag⁺（aq）+Cu（s）=Cu²⁺（aq）+2Ag（s）設計的原電池．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）負極的材料是______；發(fā)生的電極反應為______；正極的材料是______；發(fā)生的電極反應為______；
電解質溶液是______；
（2）負極上觀察到的現(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Ag⁺的消耗速率為0.05mol/時，Cu²⁺的生成速率是______．
（4）銅與鹽酸的反應可用于設計原電池嗎？簡述原因______．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)反應“2Ag⁺（aq）+Cu（s）═Cu²⁺（aq）+2Ag（s）”分析，在反應中，Cu被氧化，失電子，應為原電池的負極，電極反應為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，電極反應為Ag⁺+e=Ag，電解質溶液為AgNO₃ ；
（2）負極上失電子，金屬變成離子進入溶液；正極上金屬離子得電子析出金屬單質；溶液中陰離子移向負極，陽離子移向正極；外電路中電子從負極沿導線流向正極；
（3）根據(jù)同一反應中同一時間段內各物質的反應速率之比等于計量數(shù)之比計算；
（4）根據(jù)原電池的形成條件判斷，原電池的形成條件為：①有兩個活潑性不同的電極，②將電極插入電解質溶液中，③兩電極間構成閉合回路，④能自發(fā)的進行氧化還原反應．
解答：解：（1）根據(jù)反應“2Ag⁺（aq）+Cu（s）═Cu²⁺（aq）+2Ag（s）”分析，在反應中，Cu被氧化，失電子生成銅離子，電極反應為應為Cu-2e^-=Cu²⁺，所以銅為原電池的負極；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，電極反應為Ag⁺+e=Ag，電解質溶液為AgNO₃ ，
故答案為：銅棒；Cu-2e^-=Cu²⁺；銀棒；Ag⁺+e=Ag；AgNO₃ 溶液；
（2）銅為負極，負極上失電子生成銅離子進入溶液，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，所以看到的現(xiàn)象是有固體析出；電子在正極上聚集，所以負極附近有大量的陽離子，溶液中的銀離子移向負極銅棒；外電路上，電子從負極銅棒沿導線流向正極銀棒，
故答案為：銅棒不斷溶解；有固體析出；銅棒；銀棒；
（3）同一反應中同一時間段內各物質的反應速率之比等于計量數(shù)之比，由方程式2Ag⁺（aq）+Cu（s）═Cu²⁺（aq）+2Ag（s）得，銅離子的反應速率是銀離子反應速率的，所以銅離子的反應速率是 0.025mol/L．min，故答案為：0.025mol/L．min；
（4）原電池的形成條件為：①有兩個活潑性不同的電極，②將電極插入電解質溶液中，③兩電極間構成閉合回路，④能自發(fā)的進行氧化還原反應．該反應不是自發(fā)進行的化學反應，所以不能設計為原電池，故答案為：不能，該反應不能自發(fā)進行．
點評：本題原電池原理為載體考查了原電池的設計，難度較大，注意設計原電池時要緊扣原電池的形成條件，會根據(jù)原電池的電池反應式判斷正負極及電解質溶液．