Question

11．实验室有如下材料：铜片、铁片、石墨棒、CuCl₂溶液、FeCl₃溶液、导线、电流表、盐桥（装有琼脂-KCl的U形管）、烧杯等．甲同学设计了如图1的原电池装置，但乙同学发现甲同学设计的原电池装置效率不高，电流在短时间内就会衰减，为解决以上问题，将原电池设计成了带盐桥的装置，如图2所示．
（1）①事实证明，能设计成原电池的反应通常是放热反应，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是b（填序号，下同）．
a．C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H＞0
b．2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H＜0
c．NaOH（aq）+HCl（aq）═NaCl（aq）+H₂O（l）△H＜0
②甲同学设计的原电池，若将石墨棒改为铁片，则总电极反应式是否改变，若是，写出改变后总的电极反应式，若否，请写出理由：2FeCl₃+Fe=3FeCl₂．
③乙同学设计的原电池电极反应与甲的相同，但电池的效率高很多．乙同学设计的原电池两电极分别为：a是铜片（填“铜片”“铁片”或“石墨棒”，下同），b是石墨棒．负极的电极反应式为Cu-2e^-=Cu²⁺，正极的电极反应式为2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺．
（2）关于乙同学设计的原电池，下列说法中错误的是c．
a．实验过程中，左侧烧杯中Cl^-浓度增大
b．实验过程中取出盐桥，原电池不能继续工作
c．电子通过盐桥从右侧烧杯进入左侧烧杯中．

Answer 1

分析 （1）①常温下属于氧化还原反应的放热反应，可设计为原电池，存在元素化合价变化的反应为氧化还原反应；
②铁比铜活泼，所以铁是负极，铜是正极，电极反应式为：2FeCl₃+Fe=3FeCl₂；
③铜与铁离子发生自发的氧化还原反应，所以图2中a是铜，b是石墨棒，负极是铜失电子发生氧化反应，正极是铁离子发生还原反应；
（2）a．实验过程中，左侧烧杯铜放电生成铜离子，所以盐桥中Cl^-向左移动，导致氯离子浓度变大；
b．实验过程中取出盐桥，不能构成闭合回路；
c．电子不能通电解质溶液，而是经过外电路．

解答 解：（1）①a．C（s）+H₂O（g）═CO（g）+H₂（g）△H＞0为氧化还原反应，但为吸热反应，不能设计为原电池，故错误；
b．2H₂（g）+O₂（g）═2H₂O（l）△H＜0为氧化还原反应，为放热反应，能设计为原电池，故正确；
c．NaOH（aq）+HCl（aq）═NaCl（aq）+H₂O（l）△H＜0，不属于氧化还原反应，不能设计为原电池，故错误；
故选：b； 
 ②铁比铜活泼，所以铁是负极，铜是正极，电极反应式为：2FeCl₃+Fe=3FeCl₂，故答案为：2FeCl₃+Fe=3FeCl₂；
③铜与铁离子发生自发的氧化还原反应，所以图2中a是铜，b是石墨棒，负极是铜失电子发生氧化反应，电极反应式为：Cu-2e^-=Cu²⁺，正极是铁离子发生还原反应，电极反应式为：2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺，
故答案为：铜片；石墨棒；Cu-2e^-=Cu²⁺；2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺；
（2）a．实验过程中，左侧烧杯铜放电生成铜离子，所以盐桥中Cl^-向左移动，导致氯离子浓度变大，故正确；
b．实验过程中取出盐桥，不能构成闭合回路，所以原电池不能继续工作，故正确；
c．电子不能通电解质溶液，而是经过外电路，故错误；
故选：c．

点评 本题考查了原电池原理和设计，明确正负极的判断、电子的流向、盐桥中阴阳离子的移动方向即可解答，难度不大．