Question

20．（1）由Zn-Cu-H₂SO₄組成的原電池，工作一段時(shí)間后，如圖1鋅片的質(zhì)量減少了6.5g．
負(fù)極是Zn，發(fā)生氧化反應(yīng)（“氧化”或“還原”），正極電極反應(yīng)方程式是2H⁺+2e^-=H₂↑，電子從負(fù)極到正極，同時(shí)生成氫氣2.24L（標(biāo)準(zhǔn)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(shí)間，
①兩燒杯中銅片表面的現(xiàn)象甲中銅片表面有氣泡產(chǎn)生，乙中銅片表面無現(xiàn)象
②兩燒杯中溶液的pH增大（填“增大”、“減小”或“不變”）
③產(chǎn)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(jī)上，其反應(yīng)原理示意圖如圖3，則電極b為正極（填“a”或“b”），電池總反應(yīng)方程式為2H₂+O₂═2H₂O．

Answer 1

分析 （1）活潑性強(qiáng)的金屬作負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，活潑性弱的作正極，正極上溶液中的陽離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)；電子從負(fù)極流向正極；根據(jù)鋅片的質(zhì)量減少了6.5g結(jié)合轉(zhuǎn)移電子相等計(jì)算生成氫氣的體積；
（2）甲中形成銅鋅原電池，鋅作負(fù)極，失電子，銅作正極，H⁺在銅極上得電子，生成H₂，總反應(yīng)式為：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑；乙裝置中只是鋅片與稀硫酸間發(fā)生了置換反應(yīng)：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，以此進(jìn)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(yīng)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(qiáng)的金屬Zn作負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)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(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為：2H⁺+2e^-=H₂↑；電子從負(fù)極流向正極；根據(jù)轉(zhuǎn)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(fù)；正；2.24；
（2）①甲中形成銅鋅原電池，鋅作負(fù)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(chǎn)生，乙裝置中只是鋅片與稀硫酸間發(fā)生了置換反應(yīng)：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，銅表面無現(xiàn)象，故答案為：甲中銅片表面有氣泡產(chǎn)生，乙中銅片表面無現(xiàn)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(fā)生置換反應(yīng)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(yīng)速率，所以產(chǎn)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(yīng)式就是氫氣燃燒方程式，則電池反應(yīng)式為2H₂+O₂═2H₂O，故答案為：b；2H₂+O₂═2H₂O．

點(diǎn)評 本題考查原電池的工作原理，側(cè)重于基礎(chǔ)知識的考查，題目難度不大，注意兩極電極反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相等．