Question

3．（1）將Zn棒和Cu棒用導(dǎo)線連接后，放入某電解質(zhì)溶液中，構(gòu)成如圖1所示裝置．試回答下列問題：

①若電解質(zhì)溶液為稀硫酸，則Zn棒為原電池的負(fù)極，可觀察到Cu棒的所產(chǎn)生現(xiàn)象是有氣體析出，試用電極反應(yīng)式表示該現(xiàn)象：2H⁺+2e^-=H₂↑．
②若電解質(zhì)為硫酸銅溶液，則Cu棒上發(fā)生還原反應(yīng)，Zn棒上發(fā)生反應(yīng)的電極反應(yīng)式為：Zn-2e^-=Zn²⁺．
③若在上述兩個(gè)過程中，Zn棒減少的質(zhì)量相等，則Cu棒上（1）和（2）所析出物質(zhì)的質(zhì)量之比為：1：32．
（2）肼（N₂H₄）又稱聯(lián)氨，是一種可燃性的液體，可用作火箭燃料．如圖2是一個(gè)電化學(xué)過程示意圖．
①鉑片上發(fā)生的電極反應(yīng)是Cu²⁺+2e^-═Cu．
②假設(shè)使用肼-空氣燃料電池作為本過程中的電源，銅片的質(zhì)量變化128g，則肼-空氣燃料電池理論上消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的空氣112L（假設(shè)空氣中氧氣體積含量為20%）．

Answer 1

分析 （1）①銅鋅原電池中，活潑金屬作負(fù)極，在正極上有氣體生成；
②若電解質(zhì)為硫酸銅溶液，則在正極上析出銅；
③根據(jù)原電池兩極上得失電子數(shù)目相等計(jì)算；
（2）電解硫酸銅溶液，陰極上銅離子放電，陽(yáng)極上銅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；根據(jù)串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移電子相等計(jì)算．

解答 解：（1）①將Zn棒和Cu棒用導(dǎo)線連接后，若電解質(zhì)溶液為稀硫酸，則鋅為負(fù)極，銅為正極，負(fù)極反應(yīng)為：Zn-2e^-=Zn²⁺，正極反應(yīng)為：2H⁺+2e^-=H₂↑，在正極上有氣體生成，
故答案為：負(fù)；有氣體析出；2H⁺+2e^-=H₂↑；
②將Zn棒和Cu棒用導(dǎo)線連接后，若電解質(zhì)為硫酸銅溶液，則在正極上析出銅，鋅為負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)為Zn-2e^-=Zn²⁺，正極反應(yīng)為：Cu²⁺+2e^-=Cu，
故答案為：還原；Zn-2e^-=Zn²⁺；
③設(shè)上述兩個(gè)過程中都消耗1molZn，則：Cu棒上（1）所析出物質(zhì)的質(zhì)量為：1mol×2g/mol=2g，（2）所析出物質(zhì)的質(zhì)量為：1mol×64g/mol=64g，Cu棒上（1）和（2）所析出物質(zhì)的質(zhì)量之比為2g：64g=1：32，故答案為：1：32；
（2）①電解硫酸銅溶液，陰極鉑上銅離子放電生成銅單質(zhì)，電極反應(yīng)式為Cu²⁺+2e^-═Cu，
故答案為：Cu²⁺+2e^-═Cu；
②陽(yáng)極上銅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，消耗128g銅轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=$\frac{128g}{64g/mol}$×2=4mol，
根據(jù)串聯(lián)電路中轉(zhuǎn)移電子相等得消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氧氣體積=$\frac{4mol}{4}$×22.4L/mol=22.4L，
氧氣的體積占空氣的20%，
所以空氣體積=22.4÷20%=112L，
故答案為：112．

點(diǎn)評(píng) 本題以聯(lián)氨為背景考查了原電池及電解池，據(jù)電解原理的電極反應(yīng)特點(diǎn)寫出鉑極上的電極反應(yīng)式，并結(jié)合質(zhì)量變化進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，根據(jù)已知化學(xué)電源的書寫方法，難度不大．