Question

【題目】I．原電池是化學對人類的一項重大貢獻。某興趣小組為研究原電池原理，設計了如圖所示裝置。

(1)a和b不連接時，燒杯中現象是__________________。

(2)a和b用導線連接，Cu極為原電池_____(“正”或“負”)極，電極反應式為____;溶液中H+移向_____(填“Cu”或“Zn”)極。電池總反應化學方程式為_______________。

(3)若電解質溶液改為AgNO3溶液，當轉移0.2mol電子時，則理論上Cu片質量變化為_____。

II．某溫度下，在2 L密閉容器中，X、Y、Z三種氣態物質發生化學反應時，物質的量隨時間變化的關系曲線如圖所示：

(1)由圖中的數據分析，該反應的化學方程式為__________________。

(2)5 min內用Z表示的平均反應速率為____________。

(3)化學反應速率受到很多因素的影響，例如：實驗室制取氫氣時一般用粗鋅替代純鋅和稀硫酸反應，這是利用________________原理加快了氫氣生成的速率。

Answer 1

【答案】鋅片逐漸溶解，鋅片上有氣泡冒出 正 2H++2e=H2↑ Cu Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ 增加21.6g 3X＋Y3Z 0.06 mol·L－1·min－1 原電池

【解析】

I．a和b不連接時，鋅與稀硫酸反應；a和b用導線連接，形成原電池，鋅作負極、Cu作正極；若電解質溶液改為AgNO3溶液，鋅作負極、Cu作正極，結合原電池原理分析解答；

II．(1)由圖可知，反應中X、Y的物質的量減小，Z的物質的量增多，則X、Y為反應物，Z為生成物，且5min達到平衡，根據△n(X)∶△n(Y) ∶△n(Z)計算判斷方程式中各物質的化學計量數，據此書寫反應的方程式；(2)結合v=計算；(3)根據影響化學反應速率的因素結合原電池原理分析解答。

I．(1)a和b不連接時，鋅與稀硫酸反應，鋅片逐漸溶解，鋅片上有氣泡冒出，故答案為：鋅片逐漸溶解，鋅片上有氣泡冒出；

(2) a和b用導線連接，形成原電池，鋅比銅活潑，鋅作負極、Cu作正極，正極上氫離子放電，電極反應式為2H++2e-=H2↑，電池總反應的化學方程式為：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑；原電池中，電解質溶液中氫離子向正極移動，故答案為：正；2H++2e-=H2↑；Cu；Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑；

(3)若電解質溶液改為AgNO3溶液，鋅作負極，負極的電極反應式為Zn-2e-=Zn2+，Cu作正極，正極的電極反應式為2Ag++2e-═2Ag，當轉移0.2mol電子時，Cu片上析出0.2mol Ag，Cu片質量增加了0.2mol×108g/mol=21.6g，故答案為：增加21.6g；

II．(1)由圖可知，反應中X、Y的物質的量減小，Z的物質的量增多，則X、Y為反應物，Z為生成物，且△n(X)∶△n(Y)∶△n(Z)=0.6mol∶0.2mol∶0.6mol=3∶1∶3，且5min達到平衡，為可逆反應，則反應的化學方程式為3X+Y3Z，故答案為：3X+Y3Z；

(2)5min內用Z表示的平均反應速率為=0.06mol/(L·min)，故答案為：0.06mol/(L·min)。

(3)實驗室制取氫氣時一般用粗鋅替代純鋅和稀硫酸反應，反應過程中粗鋅中的鋅和雜質碳等與稀硫酸構成原電池，加快了氫氣的生成速率，故答案為：原電池。