Question

【題目】I．原電池是化學(xué)對(duì)人類的一項(xiàng)重大貢獻(xiàn)。某興趣小組為研究原電池原理，設(shè)計(jì)了如圖所示裝置。

(1)a和b不連接時(shí)，燒杯中現(xiàn)象是__________________。

(2)a和b用導(dǎo)線連接，Cu極為原電池_____(“正”或“負(fù)”)極，電極反應(yīng)式為____;溶液中H+移向_____(填“Cu”或“Zn”)極。電池總反應(yīng)化學(xué)方程式為_______________。

(3)若電解質(zhì)溶液改為AgNO3溶液，當(dāng)轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí)，則理論上Cu片質(zhì)量變化為_____。

II．某溫度下，在2 L密閉容器中，X、Y、Z三種氣態(tài)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，物質(zhì)的量隨時(shí)間變化的關(guān)系曲線如圖所示：

(1)由圖中的數(shù)據(jù)分析，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________。

(2)5 min內(nèi)用Z表示的平均反應(yīng)速率為____________。

(3)化學(xué)反應(yīng)速率受到很多因素的影響，例如：實(shí)驗(yàn)室制取氫氣時(shí)一般用粗鋅替代純鋅和稀硫酸反應(yīng)，這是利用________________原理加快了氫氣生成的速率。

Answer 1

【答案】鋅片逐漸溶解，鋅片上有氣泡冒出 正 2H++2e=H2↑ Cu Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ 增加21.6g 3X＋Y3Z 0.06 mol·L－1·min－1 原電池

【解析】

I．a和b不連接時(shí)，鋅與稀硫酸反應(yīng)；a和b用導(dǎo)線連接，形成原電池，鋅作負(fù)極、Cu作正極；若電解質(zhì)溶液改為AgNO3溶液，鋅作負(fù)極、Cu作正極，結(jié)合原電池原理分析解答；

II．(1)由圖可知，反應(yīng)中X、Y的物質(zhì)的量減小，Z的物質(zhì)的量增多，則X、Y為反應(yīng)物，Z為生成物，且5min達(dá)到平衡，根據(jù)△n(X)∶△n(Y) ∶△n(Z)計(jì)算判斷方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)，據(jù)此書寫反應(yīng)的方程式；(2)結(jié)合v=計(jì)算；(3)根據(jù)影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素結(jié)合原電池原理分析解答。

I．(1)a和b不連接時(shí)，鋅與稀硫酸反應(yīng)，鋅片逐漸溶解，鋅片上有氣泡冒出，故答案為：鋅片逐漸溶解，鋅片上有氣泡冒出；

(2) a和b用導(dǎo)線連接，形成原電池，鋅比銅活潑，鋅作負(fù)極、Cu作正極，正極上氫離子放電，電極反應(yīng)式為2H++2e-=H2↑，電池總反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑；原電池中，電解質(zhì)溶液中氫離子向正極移動(dòng)，故答案為：正；2H++2e-=H2↑；Cu；Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑；

(3)若電解質(zhì)溶液改為AgNO3溶液，鋅作負(fù)極，負(fù)極的電極反應(yīng)式為Zn-2e-=Zn2+，Cu作正極，正極的電極反應(yīng)式為2Ag++2e-═2Ag，當(dāng)轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí)，Cu片上析出0.2mol Ag，Cu片質(zhì)量增加了0.2mol×108g/mol=21.6g，故答案為：增加21.6g；

II．(1)由圖可知，反應(yīng)中X、Y的物質(zhì)的量減小，Z的物質(zhì)的量增多，則X、Y為反應(yīng)物，Z為生成物，且△n(X)∶△n(Y)∶△n(Z)=0.6mol∶0.2mol∶0.6mol=3∶1∶3，且5min達(dá)到平衡，為可逆反應(yīng)，則反應(yīng)的化學(xué)方程式為3X+Y3Z，故答案為：3X+Y3Z；

(2)5min內(nèi)用Z表示的平均反應(yīng)速率為=0.06mol/(L·min)，故答案為：0.06mol/(L·min)。

(3)實(shí)驗(yàn)室制取氫氣時(shí)一般用粗鋅替代純鋅和稀硫酸反應(yīng)，反應(yīng)過程中粗鋅中的鋅和雜質(zhì)碳等與稀硫酸構(gòu)成原電池，加快了氫氣的生成速率，故答案為：原電池。