Question

已知：电流效率＝电路中通过的电子数÷消耗负极材料失去电子总数。现有三个电池装置如图所示：

下列说法正确的是

A.Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的电池反应均为：Cu＋Fe³⁺=Cu²⁺＋Fe²⁺

B.Ⅲ中烧杯里的Cl^－从右池经过盐桥移向左池

C.5min后，Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ中都只含两种溶质

D.Ⅱ、Ⅲ的电流效率均高于Ⅰ的电流效率

Answer

D

【解析】

I、II和III的电池反应均为2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+，Cu电极发生失去电子的氧化反应，为负极，石墨电极为正极，负极反应式为Cu-2e-=Cu2+，正极反应式为2Fe3++2e-=2Fe2+，I电池为单液电池，金属铜和铁离子直接接触，会发生自放电现象，能量损失较大；II电池为采用离子交换膜的双液电池，使金属铜和铁离子之间不接触，减少能量损失，II的电流效率高于I的电流效率；III电池为采用盐桥的双液电池，使金属铜和铁离子之间不接触，减少能量损失，III的电流效率高于Ⅰ的电流效率，据此分析解答。

I、II和III的电池反应均为2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+，Cu电极发生失去电子的氧化反应，为负极，石墨电极为正极，负极反应式为Cu-2e-=Cu2+，正极反应式为2Fe3++2e-=2Fe2+，I电池为单液电池，金属铜和铁离子直接接触，会发生自放电现象，能量损失较大；II电池为采用离子交换膜的双液电池，使金属铜和铁离子之间不接触，减少能量损失，II的电流效率高于I的电流效率；III电池为采用盐桥的双液电池，使金属铜和铁离子之间不接触，减少能量损失，III的电流效率高于Ⅰ的电流效率，

A. Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ电池反应相同，总反应均为2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+，A项错误；

B. Ⅲ电池为采用盐桥的双液电池，电池工作时，盐桥中的阴阳离子分别发生定向移动，阳离子进入左池，阴离子进入右池，烧杯里的Cl−不移动，B项错误；

C. 根据电池总反应：2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+可知，5min后Ⅰ、Ⅱ中都至少含氯化铜和氯化亚铁2种溶质，Ⅲ电池采用盐桥，盐桥中盐的离子通过定向移动进入左右池，导致Ⅲ中含有两种以上溶质，如盐桥中盐为KCl时，5min后III中至少含氯化铜、氯化亚铁、氯化钾3种溶质，C项错误；

D. 三种电池的工作原理相似，都是将化学能转化为电能的装置，但II电池采用离子交换膜、Ⅲ电池采用盐桥，使金属铜和铁离子之间不接触，减少能量损失，所以Ⅰ的电流效率低于Ⅱ、III的电流效率，D项正确；

答案选D。