Question

某同學為了探究原電池產(chǎn)生電流的過程，設計了如圖所示實驗．
（1）打開開關K，觀察到的現(xiàn)象有

 

寫出有關的離子方程式：

 

．簡述反應原理：

 

．
（2）關閉開關K，觀察到的現(xiàn)象可能有

 

；分析反應原理：

 

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

 

；負極為

 

，負極材料溶解

 

克；寫出正極反應式：

 

．
（3）關閉開關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和關閉K產(chǎn)生氣泡速率較快的是

 

．
（4）若把兩個極換成鋁和鎂，電解液換成NaOH溶液；則負極為

 

，正極為

 

；總反應式

 

； PH值變

 

；所以你能總結(jié) 判斷正負極不一定金屬性強的一定為負極；還與

 

有關．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學專題

分析：（1）打開開關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，其反應實質(zhì)是鋅和酸發(fā)生置換反應；
（2）關閉開關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)移電子之間的關系式計算；
（3）關閉開關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)；原電池能加快負極金屬的腐蝕速率，據(jù)此分析；
（4）若把兩個極換成鋁和鎂，電解液換成NaOH溶液，鋁易失電子作負極、鎂作正極，總反應為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、銅不發(fā)生反應，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；
（2）關閉開關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，鋅作負極、Cu作正極，正極上氫離子放電生成氫氣，電極反應為2H⁺+2e^-=+H₂↑，根據(jù)氫氣和轉(zhuǎn)移電子之間的關系得轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=

3.36L

22.4L/mol

×2=0.3mol，負極材料溶解

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）關閉開關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和關閉K產(chǎn)生氣泡速率較快的是關閉K時產(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；關閉K時產(chǎn)生氣泡較快；
（4）若把兩個極換成鋁和鎂，電解液換成NaOH溶液，鋁易失電子作負極、鎂作正極，總反應為2Al+2NaOH+2H₂O=2NaAlO₂+3H₂↑，所以PH值變小，所以判斷正負極不一定金屬性強的一定為負極；還與電解質(zhì)有關，故答案為：鋁；鎂；Al+4OH^--3e^-=AlO₂^-+2H₂O；小；電解質(zhì)；

點評：本題采用對比實驗的方法探究原電池原理，根據(jù)兩個對比實驗確定原電池電極上發(fā)生的反應，原電池中電池反應和活潑金屬與電解質(zhì)溶液反應相同，為易錯點．