将质量相等的铁片和铜片用导线相连浸入500mL硫酸铜溶液中构成如图1的装置:(以下均假设反应过程中溶液体

2025-03-26 06:02:11
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回答1:

(1)该装置构成原电池,铁易失电子而作负极,铜作正极,铁电极上铁失电子而发生氧化反应,电极反应式为:Fe-2e-=Fe2+
故答案为:Fe-2e-=Fe2+
(2)铜电极上铜离子得电子发生还原反应而生成铜,所以铜离子浓度降低,则溶液颜色变浅,故答案为:溶液颜色变浅;
(3)①负极上铁溶解,正极上析出铜,铁片和铜片相差的质量为溶解铁和析出铜的质量之和,溶解铁的物质的量和析出铜的物质的量相等,设转移电子的物质的量为xmol,

x
2
×56+
x
2
×64=1.24,x=0.02,
故答案为:0.02;
②铜离子的浓度变化为:
0.02×
1
2
mol
0.5L
=0.02mol/L,则该段时间内用硫酸铜表示的平均反应速率为
0.02mol/L
2min
=0.01mol?L-1?min-1
故答案为:0.01;
(4)铁电极的电子一部分传给铜电极,发生原电池反应.同时铁电极上也发生置换反应.电极反应:Fe-2e-→Fe2+,Cu2++2e-=Cu,铜电极增加3.2g,即0.05mol,同时铁电极原电池反应产生0.05molFe2+,即铁电极减少56g/mol×0.05mol=2.8g,但是铁片只减少了2.4g,因为铁片有一部分直接发生置换反应,有铜生成,所以质量增加了,这部分铁的化学能没有转化为电能,所以有2.8g-2.4g=0.4g的质量差,设有xmol铁直接参与置换反应,
Cu2++Fe=Cu+Fe2+△m
      1mol               8
       x                0.4
计算得x=0.05mol,即直接发生置换反应的铁为0.05mol,参与原电池反应的铁也是0.05mol,所以该装置消耗化学能有50%转化为电能;
故答案为:50%;
(5)含有盐桥的原电池中,电极材料与相应的电解质溶液中含有相同的金属元素,所以硫酸铜溶液应该倒入右侧,故答案为:右侧.