Question

12．現(xiàn)有純鋅片、純銅片和500mL 0.1mol•L^-1的硫酸、導線、1 000mL量筒．用如圖所示裝置利用原電池原理，制備一定量的氫氣．
（1）如圖所示，裝置氣密性良好，且1 000mL量筒中已充滿水，剛開始實驗時，根據(jù)構(gòu)成原電池必須滿足的條件，首先要進行的操作是用導線把a、b兩電極連接起來；
（2）a的電極材料為純鋅片，作原電池的負極；
電子經(jīng)外電路由①（①a→b   ②b→a 填序號，下同）
（3）b極上發(fā)生的電極反應為2H⁺+2e^-=H₂↑，反應時a極附近SO₄^2-濃度逐漸減小．（填“逐漸增大”、“逐漸減小”或“始終不變”）；
（4）假設反應過程中溶液體積不變，當硫酸濃度降低一半時，通過導線的電子的物質(zhì)的量為0.05 mol，量筒中收集的氣體體積最接近CmL．（A．400  B．500  C．600  D．700）

Answer 1

分析 鋅、銅、硫酸原電池中，電子轉(zhuǎn)移和產(chǎn)生的氫氣量之間存在聯(lián)系；
（1）根據(jù)原電池裝置的構(gòu)成條件：閉合回路、電解質(zhì)溶液、兩個電極以及自發(fā)氧化還原反應來回答；
（2）活潑失電子的金屬鋅做負極，發(fā)生氧化反應，電子由負極流向正極；
（3）銅作正極，發(fā)生還原反應，根據(jù)硫酸根離子流向負極判斷a極附近SO₄^2-濃度；
（4）根據(jù)電極反應式進行計算即可．

解答 解：（1）根據(jù)圖示裝置，要想求得電子轉(zhuǎn)移的量，需要設計成鋅、銅、硫酸原電池，量取金屬鋅和硫酸反應產(chǎn)生氫氣的體積，根據(jù)原電池的構(gòu)成條件，所以首先要用導線把a、b兩電極連接起來，
故答案為：用導線把a、b兩電極連接起來；
（2）鋅、銅、硫酸原電池中，純鋅片是負極，電子由負極流向正極，故答案為：純鋅片；負；①；
（3）銅是正極，該極上電極反應為：2H⁺+2e^-=H₂↑，硫酸根離子流向負極，所以a極附近SO₄^2-濃度逐漸減小，
故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；逐漸減小；
（4）正極上電極反應為：2H⁺+2e^-=H₂↑，當硫酸濃度降低一半時即消耗氫離子為0.5×0.1×$\frac{1}{2}$×2=0.05moL，所以通過導線的電子的物質(zhì)的量為0.05mol，標況下生成$\frac{0.05}{2}$=0.025mol氫氣，標況下的體積為0.025×22.4=560ml，量筒中收集的氣體體積最接近600ml，
故答案為：0.05 mol； C．

點評 本題以實驗方式為載體考查學生原電池的構(gòu)成條件和工作原理知識，注意基本知識的梳理是解題關(guān)鍵，難度中等．