Question

化學課上某校宋老師在引導學生分析了某干電池的結構后，又引導學生對有關問題進行了如下實驗探究：
提出問題：電池里的電能是怎樣產生的呢？
猜想與假設：你的猜想是______
設計并進行實驗：
（1）將一根鋅片和一根銅片平行插入盛有稀硫酸的燒杯中，觀察到的現象是______；你對此進行的解釋是______，用有關的化學方程式表示是______；
（2）再將上述鋅片和銅片用導線連接起來，并在導線中間連接一只靈敏電流計，觀察到的現象是______；
（3）最后把上述鋅片和銅片從稀硫酸中移出并擦干，再使兩者接觸，觀察到電流計中______（有或沒有）電流通過．
（4） 用砂紙擦除銅片和鋅片表面的氧化膜，用導線將銅片和鋅片分別連接到電流計的正負極，然后把鋅片和銅片一起插入盛有硫酸銅溶液的燒杯中可以觀察到的現象有：______，______，______，電流計指針偏向______（填銅鋅）．實驗中發(fā)生能量變化的化學反應方程式是______．
獲得結論：通過上述實驗，驗證了你的猜想．
交流與反思：．通過化學反應可以將化學能轉化成______、______、______等，人們學習和研究化學最基本目的，就是通過化學反應獲取人類生產和生活所需要的______和______．

Answer 1

解：猜想與假設：電池是將化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置，因此電池產生的電能應來自于電池內物質的化學能；
故答案為：化學能轉化為電能；
（1）金屬的活動性順序表中，鋅位于氫之前為活潑金屬可置換酸中氫，銅位于氫之后不能置換酸中氫；因此把鋅片、銅片放入稀硫酸溶液中時，鋅與硫酸反應生成硫酸鋅和氫氣，可在鋅片上看到有氣泡冒出；而銅與稀硫酸不反應，在銅片上無明顯現象出現；
故答案為：鋅片表面有氣泡，銅片無現象；鋅為活潑金屬能置換出酸中的氫，而銅不能；Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑；
（2）將稀硫酸溶液中的鋅片與銅用導線連接，活動性較強的金屬鋅通過活動性弱的銅失去電子，在金屬鋅和銅之間出現電子移動形成電流，則電流計的指針出現偏轉；而稀硫酸溶液中的H⁺在銅片上獲得電子而形成H原子，H原子結合成氫氣分子，因此，在銅片出現氣泡；
故答案為：電流計指針偏轉，銅片上有氣泡冒出；
（3）將鋅片和銅片從稀硫酸中移出并擦干，再使兩者接觸，此時因無溶液的參與不滿足電子進行轉移的條件，因此兩金屬間不再出現電子的移動，也就不會形成電流，電流表指針不出現偏轉；
故答案為：沒有；
（4）將用導線相連接的金屬鋅與銅放入硫酸銅溶液中，金屬鋅通過銅失去電子變成Zn²⁺而溶解在溶液中，而溶液中的Cu²⁺在銅片上獲得電子而變成Cu原子形成金屬銅，溶液顏色逐漸變淺直到消失；電子從鋅移動到銅，則鋅為負極銅為正極，電流計指針偏向正極銅；此時溶液中發(fā)生鋅與硫酸銅生成銅和硫酸鋅的置換反應；
故答案為：鋅片溶解；銅片上析出銅；溶液藍色變淺；銅；Zn+CuSO₄=Cu+ZnSO₄；
交流與反思：化學變化在生成新物質的同時伴隨著能量的變化，如燃燒可把化學能轉變?yōu)闊崮�、光能，金屬間置換可釋放出電能等；化學變化既可以提供新的物質也能釋放出能量滿足人們的需要，人的呼吸作用就是把食物中的化學能通過緩慢氧化轉變?yōu)槿梭w生理活動所需要的能量；
故答案為：熱能；光能；電能；物質；能量．
分析：猜想與假設：電池是將化學能轉變成電能的裝置，所以對電能的產生應根據這一特點進行猜測；
（1）金屬的活動性順序表中，鋅位于氫之前為活潑金屬可置換酸中氫，銅位于氫之后不能置換酸中氫；據此分析鋅、銅放入稀硫酸中產生的現象；
（2）金屬活動性強的鋅失電子能力大于金屬活動性弱的銅，當把同處于稀硫酸的中兩金屬用導線連接時，電子通過導線由鋅轉移到銅；據此分析可觀察到的實驗現象；
（3）活動性不同的金屬間電子的轉移需要在特定的溶液內進行，金屬單質雖然直接相連但不會出現電子的移動；據此對是否產生電流的問題做出判斷；
（4）用導線相連的金屬鋅片與銅片放入硫酸銅溶液中，滿足了金屬間電子移動的外部條件，電子由金屬鋅轉移到金屬銅；據此分析反應可能出現的現象，寫出溶液中發(fā)生反應的化學方程式；
交流與反思：化學變化在生成新物質的同時伴隨著能量的變化，如燃燒可把化學能轉變?yōu)闊崮�、光能，金屬間置換可釋放出電能等；利用這些認識，完成知識的總結．
點評：化學變化發(fā)生的同時伴隨著能量的轉化，可燃物的燃燒可以把化學能轉化為熱能、光能，光合作用可以把太陽能轉化為化學能等等；電池就是把化學能轉化為電能的裝置．