Question

20．（1）由Zn-Cu-H₂SO₄組成的原電池，工作一段時間后，如圖1鋅片的質量減少了6.5g．
負極是Zn，發生氧化反應（“氧化”或“還原”），正極電極反應方程式是2H⁺+2e^-=H₂↑，電子從負極到正極，同時生成氫氣2.24L（標準狀況）．
（2）將純鋅片和純銅片按如圖2方式插入同濃度的稀硫酸中一段時間，
①兩燒杯中銅片表面的現象甲中銅片表面有氣泡產生，乙中銅片表面無現象
②兩燒杯中溶液的pH增大（填“增大”、“減小”或“不變”）
③產生氣泡的速率甲大于乙（填“大于”或“小于”）
（3）氫氧燃料電池可以使用在航天飛機上，其反應原理示意圖如圖3，則電極b為正極（填“a”或“b”），電池總反應方程式為2H₂+O₂═2H₂O．

Answer 1

分析 （1）活潑性強的金屬作負極發生氧化反應，活潑性弱的作正極，正極上溶液中的陽離子得電子發生還原反應；電子從負極流向正極；根據鋅片的質量減少了6.5g結合轉移電子相等計算生成氫氣的體積；
（2）甲中形成銅鋅原電池，鋅作負極，失電子，銅作正極，H⁺在銅極上得電子，生成H₂，總反應式為：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑；乙裝置中只是鋅片與稀硫酸間發生了置換反應：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，以此進行分析；
（3）燃料電池中，通入氧氣的電極為正極；氫氧燃料電池反應式就是氫氣燃燒方程式．

解答 解：（1）Zn-Cu-H₂SO₄組成的原電池中，活潑性強的金屬Zn作負極發生氧化反應，電極反應為：Zn-2e^-=Zn²⁺；活潑性弱的Cu作正極，正極上溶液中的陽離子得電子發生還原反應，電極反應為：2H⁺+2e^-=H₂↑；電子從負極流向正極；根據轉移電子相等得生成氫氣的體積=$\frac{6.5g}{65g/mol}$×22.4L/mol=2.24L，
故答案為：Zn；氧化；2H⁺+2e^-=H₂↑；負；正；2.24；
（2）①甲中形成銅鋅原電池，鋅作負極，失電子，銅作正極，H⁺在銅極上得電子，生成H₂，所以甲中銅片表面有氣泡產生，乙裝置中只是鋅片與稀硫酸間發生了置換反應：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，銅表面無現象，故答案為：甲中銅片表面有氣泡產生，乙中銅片表面無現象；
②甲中銅片上氫離子得電子生成氫氣，乙中鋅和稀硫酸發生置換反應生成氫氣，所以兩燒杯的溶液中氫離子濃度均減小，所以兩燒杯中溶液的pH均增大，故答案為：增大；
③甲中形成銅鋅原電池加快了反應速率，所以產生氣泡的速度甲比乙快，故答案為：大于；
（3）燃料電池中，通入氧氣的電極為正極，所以b是正極；氫氧燃料電池反應式就是氫氣燃燒方程式，則電池反應式為2H₂+O₂═2H₂O，故答案為：b；2H₂+O₂═2H₂O．

點評 本題考查原電池的工作原理，側重于基礎知識的考查，題目難度不大，注意兩極電極反應轉移的電子數目相等．