Question

3．鋅是一種較活潑的金屬，具有廣泛的用途．
（1）把純凈的鋅片和銅片平行地插入盛有稀硫酸的燒杯中（如圖甲所示），可觀察到銅片上有2H⁺+2e^-=H₂↑，（填“有”或“無(wú)”）氣泡產(chǎn)生．
（2）將（1）中的鋅片和銅片用導(dǎo)線連接起來(lái)（如圖乙所示），可觀察到銅片上有氣泡產(chǎn)生，產(chǎn)生氣泡的原因是2H⁺+2e^-=H₂↑（用電極反應(yīng)式表示）．    
（3）若（2）中最初裝入的是500mL 2mol•L^-1稀硫酸，當(dāng)收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2L氫氣時(shí)（假設(shè)產(chǎn)生的氣體沒(méi)有損失），燒杯內(nèi)剩余H₂SO₄的物質(zhì)的量濃度為（溶液體積變化忽略不計(jì)）1mol•L^-1．
（4）科學(xué)家以反應(yīng)2Zn+O₂+4H⁺═2Zn²⁺+2H₂O為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)一種原電池，移入人體內(nèi)為心臟起搏器提供能源，它們靠人體內(nèi)血液中溶有一定濃度的O₂、H⁺、Zn²⁺進(jìn)行工作，該原電池的負(fù)極材料是鋅，負(fù)極的電極反應(yīng)式為2Zn-4e^-═2Zn²⁺．

Answer 1

分析 （1）如果不用導(dǎo)線連接Zn和Cu，該裝置不能構(gòu)成原電池，鋅發(fā)生化學(xué)腐蝕；如果用導(dǎo)線把鋅片和銅片連接起來(lái)（如圖乙所示），該裝置構(gòu)成原電池，Zn作負(fù)極、Cu作正極，正極上氫離子放電；
（2）將（1）中的鋅片和銅片用導(dǎo)線連接起來(lái)（如圖乙所示），可觀察到銅片上有氣泡產(chǎn)生，是因?yàn)闃?gòu)成原電池，電極反應(yīng)式為：2H⁺+2e^-=H₂↑；，
（3）當(dāng)在標(biāo)準(zhǔn)狀況下收集到11.2L的氫氣時(shí)，硫酸剩余，電解質(zhì)為硫酸和硫酸鋅，結(jié)合電極方程式計(jì)算．
（4）根據(jù)電池反應(yīng)式知，鋅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)而作負(fù)極

解答 解：（1）如果不用導(dǎo)線連接Zn和Cu，該裝置不能構(gòu)成原電池，鋅發(fā)生化學(xué)腐蝕，Cu和稀硫酸不反應(yīng)，所以Cu片上沒(méi)有氣泡產(chǎn)生；如果用導(dǎo)線把鋅片和銅片連接起來(lái)，該裝置構(gòu)成原電池，Zn作負(fù)極、Cu作正極，正極上氫離子得電子生成氫氣，所以觀察到銅片上有氣泡產(chǎn)生，
故答案為：有；
（2）將（1）中的鋅片和銅片用導(dǎo)線連接起來(lái)（如圖乙所示），可觀察到銅片上有氣泡產(chǎn)生，是因?yàn)闃?gòu)成原電池，氫離子放電，電極反應(yīng)式為：2H⁺+2e^-=H₂↑，故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑；
（3）當(dāng)收集到11.2L H₂（標(biāo)準(zhǔn)狀況），即0.5mol H₂時(shí)，消耗的H₂SO₄為0.5mol，生成的ZnSO₄為0.5mol，c（H₂SO₄）=$\frac{0.5L×2mol•{L}^{-1}-0.5mol}{0.5L}$=1mol•L^-1，故答案為：c（H₂SO₄）=1mol•L^-1；
（4）根據(jù)電池反應(yīng)式知，鋅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，所以鋅作負(fù)極，電極反應(yīng)式為：2Zn-4e^-═2Zn²⁺，故答案為：鋅；2Zn-4e^-═2Zn²⁺．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了探究原電池構(gòu)成條件、電極反應(yīng)式的書寫等知識(shí)點(diǎn)，根據(jù)甲、乙判斷移動(dòng)構(gòu)成條件，同時(shí)考查學(xué)生分析問(wèn)題、總結(jié)歸納能力，題目難度不大．