Question

4．以Zn和Cu為電極，稀硫酸為電解質(zhì)溶液形成的原電池，供LED發(fā)光，裝置如圖所示．某實驗興趣小組做完實驗后，在讀書卡片上記錄如下：

實驗后的記錄： ①Zn片發(fā)生還原反應(yīng)，Cu片發(fā)生氧化反應(yīng) ②H+向負極移動 ③LED發(fā)光時，電子流動方向Zn→導(dǎo)線→Cu，再經(jīng)溶液流回銅片 ④溶液的pH變小 ⑤若有1mol電子流過導(dǎo)線，則產(chǎn)生H2為0.5mol． ⑥裝置中存在“化學(xué)能→電能→光能”的轉(zhuǎn)換

（1）在卡片上，記錄合理的是⑤⑥（填序號）．
（2）在實驗中，甲同學(xué)發(fā)現(xiàn)不僅在銅片上有氣泡產(chǎn)生，而且在鋅片上也產(chǎn)生了氣體，分析原因可能是鋅片不純（在鋅片表面形成原電池）．
（3）其他條件相同情況下，產(chǎn)生氣泡的速率比單一鋅片快（填“快”或“慢”），
如果將鋅片換成鐵片，電路中的電流方向不變（填“變”或“不變”）．
（4）如果把硫酸換成硫酸銅溶液，猜測銅片（填“鋅片”或“銅片”）變厚，原因是Cu²⁺+2e^-=Cu（用電極方程式表示）．實驗結(jié)束后稱得兩極質(zhì)量差12.9g，假設(shè)初始時Zn片與Cu片質(zhì)量相等，則反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為0.2mol．
（5）有同學(xué)利用原電池原理，將A、B、C、D四種金屬設(shè)計下表中裝置進行實驗用以判斷四種金屬的活潑性強弱．

序號	甲	乙	丙
裝置
現(xiàn)象	二價金屬A不斷溶解	C的質(zhì)量增加	A上有氣體產(chǎn)生

根據(jù)以上現(xiàn)象，判斷四種金屬活潑性由強到弱的順序是D＞A＞B＞C．

Answer 1

分析 （1）鋅比銅活潑，形成原電池反應(yīng)時，鋅為負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，銅為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，原電池中陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，以此解答；
（2）形成原電池能加快反應(yīng)速率；
（3）當鋅片不純時，在鋅片上形成原電池；
（4）把硫酸換成硫酸銅溶液，正極上銅離子得電子生成銅單質(zhì)；根據(jù)正負極的電極反應(yīng)計算；
（5）甲、乙、丙為原電池裝置，甲中A不斷溶解，說明A被氧化，為原電池負極，B為正極，乙中C的質(zhì)量增加，說明C極上析出金屬，為原電池正極，則B為負極，丙中A上有氣體產(chǎn)生，應(yīng)為氫氣，說明A為正極，則D為負極，原電池反應(yīng)中負極較活潑，以此解答該題．

解答 解：（1）鋅比銅活潑，形成原電池反應(yīng)時，鋅為負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極方程式為Zn-2e^-═Zn²⁺，銅為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極方程式為2H⁺+2e^-═H₂↑，由此可知若有1mol電子流經(jīng)導(dǎo)線，則產(chǎn)生0.5mol氫氣，電子由負極經(jīng)外電路流向正極，原電池中陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，則正確的有③⑤，
故答案為：③⑤；
（2）Zn和Cu為電極，稀硫酸為電解質(zhì)溶液形成的原電池，能加快鋅與硫酸的反應(yīng)速率，所以其他條件相同情況下，產(chǎn)生氣泡的速率比單一鋅片快；
故答案為：快；
（3）在乙實驗中，某同學(xué)發(fā)現(xiàn)不僅在銅片上有氣泡產(chǎn)生，而且在鋅片上也產(chǎn)生了氣體，是由于鋅片不純，在鋅片上形成原電池導(dǎo)致，
故答案為：鋅片不純，在鋅片上形成原電池；
（4）如果把硫酸換成硫酸銅溶液，正極Cu上會有銅單質(zhì)析出，而變粗，其電極反應(yīng)為：Cu²⁺+2e^-=Cu；則電池總反應(yīng)為Zn與銅離子的反應(yīng)，為Cu²⁺+Zn=Zn²⁺+Cu，
已知正極：Cu²⁺+2e^-=Cu，負極：Zn-2e^-=Zn²⁺，設(shè)電路中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為n，則正極質(zhì)量增加32n，負極質(zhì)量減少32.5n，所以32.5n+32n=12.9g，解得n=0.2mol，
故答案為：銅極；Cu²⁺+Zn=Zn²⁺+Cu；0.2；
（5）甲、乙、丙為原電池裝置，甲中A不斷溶解，說明A被氧化，為原電池負極，B為正極，乙中C的質(zhì)量增加，說明C極上析出金屬，為原電池正極，則B為負極，丙中A上有氣體產(chǎn)生，應(yīng)為氫氣，說明A為正極，則D為負極，原電池反應(yīng)中負極較活潑，則金屬的活潑性順序為D＞A＞B＞C，故答案為：D＞A＞B＞C．

點評 本題考查學(xué)生原電池的工作原理以及電極反應(yīng)和電子轉(zhuǎn)移之間的關(guān)系知識，注意把握原電池的構(gòu)成條件、電極方程式的書寫等基礎(chǔ)知識的積累，題目難度中等．