Question

某同學(xué)為了探究原電池產(chǎn)生電流的過程，設(shè)計(jì)了如圖所示實(shí)驗(yàn)．
（1）打開開關(guān)K，觀察到的現(xiàn)象有

 

寫出有關(guān)的離子方程式：

 

．簡(jiǎn)述反應(yīng)原理：

 

．
（2）關(guān)閉開關(guān)K，觀察到的現(xiàn)象可能有

 

；分析反應(yīng)原理：

 

；若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，產(chǎn)生氣體體積為3.36L，則轉(zhuǎn)移電子數(shù)為

 

；負(fù)極為

 

，負(fù)極材料溶解

 

克；寫出正極反應(yīng)式：

 

．
（3）關(guān)閉開關(guān)K，如果鋅極和銅極都產(chǎn)生氣泡，可能的原因是

 

．如果使用純鋅，其他條件相同，打開K和關(guān)閉K產(chǎn)生氣泡速率較快的是

 

．
（4）若把兩個(gè)極換成鋁和鎂，電解液換成NaOH溶液；則負(fù)極為

 

，正極為

 

；總反應(yīng)式

 

； PH值變

 

；所以你能總結(jié) 判斷正負(fù)極不一定金屬性強(qiáng)的一定為負(fù)極；還與

 

有關(guān)．

Answer 1

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學(xué)專題

分析：（1）打開開關(guān)K，觀察到鋅片溶解，表面產(chǎn)生大量氣泡，銅片表面無明顯現(xiàn)象，其反應(yīng)實(shí)質(zhì)是鋅和酸發(fā)生置換反應(yīng)；
（2）關(guān)閉開關(guān)K，觀察到電流表指針偏轉(zhuǎn)，鋅片溶解，銅片表面產(chǎn)生大量氣泡，說明該裝置構(gòu)成原電池，鋅作負(fù)極、Cu作正極，正極上氫離子放電，根據(jù)氫氣和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計(jì)算；
（3）關(guān)閉開關(guān)K，如果鋅極和銅極都產(chǎn)生氣泡，說明銅和鋅、稀硫酸構(gòu)成原電池，鋅和鋅中某些物質(zhì)及稀硫酸構(gòu)成原電池，所以鋅中含有雜質(zhì)；原電池能加快負(fù)極金屬的腐蝕速率，據(jù)此分析；
（4）若把兩個(gè)極換成鋁和鎂，電解液換成NaOH溶液，鋁易失電子作負(fù)極、鎂作正極，總反應(yīng)為2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，所以PH值變小，據(jù)此分析；

解答： 解：（1）打開開關(guān)K，觀察到鋅片溶解，表面產(chǎn)生大量氣泡，銅片表面無明顯現(xiàn)象，說明鋅和酸發(fā)生置換反應(yīng)、銅不發(fā)生反應(yīng)，離子方程式為Zn+2H⁺═=Zn²⁺+H₂↑，故答案為：鋅片溶解，表面產(chǎn)生大量氣泡，銅片表面無明顯現(xiàn)象；Zn+2H⁺═=Zn²⁺+H₂↑；鋅和酸發(fā)生置換反應(yīng)；
（2）關(guān)閉開關(guān)K，觀察到電流表指針偏轉(zhuǎn)，鋅片溶解，銅片表面產(chǎn)生大量氣泡，說明該裝置構(gòu)成原電池，鋅作負(fù)極、Cu作正極，正極上氫離子放電生成氫氣，電極反應(yīng)為2H⁺+2e^-=+H₂↑，根據(jù)氫氣和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系得轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=

3.36L

22.4L/mol

×2=0.3mol，負(fù)極材料溶解

3.36L

22.4L/mol

×65g/mol=9.75g，
故答案為：電流表指針偏轉(zhuǎn)，鋅片溶解，銅片表面產(chǎn)生大量氣泡；該裝置構(gòu)成原電池，鋅作負(fù)極、Cu作正極，正極上氫離子放電生成氫氣；0.3mol；鋅；9.75g；2H⁺+2e^-=+H₂↑；
（3）關(guān)閉開關(guān)K，如果鋅極和銅極都產(chǎn)生氣泡，說明銅和鋅、稀硫酸構(gòu)成原電池，鋅和鋅中某些物質(zhì)及稀硫酸構(gòu)成原電池，所以鋅中含有雜質(zhì)；
原電池能加快負(fù)極金屬的腐蝕速率，所以如果使用純鋅，其他條件相同，打開K和關(guān)閉K產(chǎn)生氣泡速率較快的是關(guān)閉K時(shí)產(chǎn)生氣泡較快，
故答案為：鋅片不純，含雜質(zhì)的鋅片在稀硫酸中構(gòu)成原電池；關(guān)閉K時(shí)產(chǎn)生氣泡較快；
（4）若把兩個(gè)極換成鋁和鎂，電解液換成NaOH溶液，鋁易失電子作負(fù)極、鎂作正極，總反應(yīng)為2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，所以PH值變小，所以判斷正負(fù)極不一定金屬性強(qiáng)的一定為負(fù)極；還與電解質(zhì)有關(guān)，故答案為：鋁；鎂；Al+4OH^--3e^-=AlO₂^-+2H₂O；��；電解質(zhì)；

點(diǎn)評(píng)：本題采用對(duì)比實(shí)驗(yàn)的方法探究原電池原理，根據(jù)兩個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)確定原電池電極上發(fā)生的反應(yīng)，原電池中電池反應(yīng)和活潑金屬與電解質(zhì)溶液反應(yīng)相同，為易錯(cuò)點(diǎn)．