Question

5．以Zn和Cu為電極，稀硫酸為電解質溶液形成的原電池，供LED發光，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：

（1）在卡片上，記錄合理的是⑤⑥（填序號）．
（2）其他條件相同情況下，產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”）．
（3）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）．實驗結束后稱得兩極質量差12.9g，假設初始時Zn片與Cu片質量相等，則反應中轉移的電子的物質的量為0.2mol．
（4）有同學利用原電池原理，將A、B、C、D四種金屬設計成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
現象	二價金屬A不斷溶解	C的質量增加	A上有氣體產生

根據以上現象，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，形成原電池反應時，鋅為負極，發生氧化反應，銅為正極，發生還原反應，原電池中陽離子向正極移動，陰離子向負極移動；
（2）形成原電池能加快反應速率；如果將鋅片換成鐵片，鐵比銅活潑，鐵作負極，銅仍作正極；
（3）把硫酸換成硫酸銅溶液，正極上銅離子得電子生成銅單質；根據正負極的電極反應計算；
（4）一般負極溶解質量減輕，正極質量增加或產生氣泡，原電池反應中負極較活潑，以此解答該題．

解答 解：（1）鋅比銅活潑，形成原電池反應時，鋅為負極，發生氧化反應，電極方程式為Zn-2e^-═Zn²⁺，銅為正極，發生還原反應，電極方程式為2H⁺+2e^-═H₂↑，若有1mol電子流經導線，則產生0.5mol氫氣，由于氫離子被消耗，酸性減弱，PH值增大，電子由負極經外電路流向正極，不能通過電解質溶液，溶液中陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，裝置中存在“化學能→電能→光能”的轉換，則正確的有⑤⑥，
故答案為：⑤⑥；
（2）Zn和Cu為電極，稀硫酸為電解質溶液形成的原電池，能加快鋅與硫酸的反應速率，所以其他條件相同情況下，產生氣泡的速率比單一鋅片快；如果將鋅片換成鐵片，鐵比銅活潑，鐵作負極，銅仍作正極，電路中的電流方向不變，
故答案為：快；不變；
（3）如果把硫酸換成硫酸銅溶液，正極Cu上會有銅單質析出，而變粗，其電極反應為：Cu²⁺+2e^-=Cu；則電池總反應為Zn與銅離子的反應，為Cu²⁺+Zn=Zn²⁺+Cu，已知正極：Cu²⁺+2e^-=Cu，負極：Zn-2e^-=Zn²⁺，設電路中轉移電子的物質的量為n，則正極質量增加32n，負極質量減少32.5n，所以32.5n+32n=12.9g，解得n=0.2mol，
故答案為：銅片；Cu²⁺+2e^-=Cu；0.2；
（4）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上有氣體產生，應為氫氣，說明A為正極，則D為負極，原電池反應中負極較活潑，則金屬的活潑性順序為D＞A＞B＞C，
故答案為：D＞A＞B＞C．

點評 本題考查學生原電池的工作原理以及電極反應和電子轉移之間的關系知識，注意把握原電池的構成條件、電極方程式的書寫等基礎知識的積累，題目難度中等．