Question

依據氧化還原反應：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，Fe（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______；發生的電極反應為______；正極的材料是______；發生的電極反應為______；
電解質溶液是______；
（2）負極上觀察到的現象是______；正極上觀察到的現象是______；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之比計算；
（4）根據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能自發的進行氧化還原反應．
解答：解：（1）根據反應“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能自發的進行氧化還原反應．該反應不是自發進行的化學反應，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，會根據原電池的電池反應式判斷正負極及電解質溶液．