Question

選擇適宜的材料和試劑設(shè)計一個原電池，完成下列反應(yīng)：Zn+CuSO₄=ZnSO₄+Cu
（1）畫出裝置圖（要求在圖上標(biāo)出電極材料和電解質(zhì)溶液）

 

（2）寫出電極反應(yīng)式：[正極：

 

；負(fù)極：

 

．
（3）在外電路中，電子流動方向從

 

（填“正極→負(fù)極”或“負(fù)極→正極”）．內(nèi)電路中，陽離子移向

 

（填“正極”或“負(fù)極”）
（4）用鋅片、銅片連接后浸入稀硫酸溶液中，構(gòu)成了原電池，工作一段時間，鋅片的質(zhì)量減少了3.25克，銅表面析出了氫氣

 

L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）．導(dǎo)線中通過

 

mol電子．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學(xué)專題

分析：利用反應(yīng)Zn+CuSO₄=ZnSO₄+Cu設(shè)計原電池時，根據(jù)反應(yīng)可知，Zn為負(fù)極，則正極可以是活潑性不如Zn的金屬如Cu等，也可以是碳棒，電解質(zhì)溶液應(yīng)為CuSO₄，工作時，正極反應(yīng)式為Cu²⁺+2e^-=Cu，有紅色金屬析出，負(fù)極反應(yīng)式為Zn-2e-=Zn²⁺，Zn棒逐漸溶解．
（1）原電池的構(gòu)成條件：有活潑性不同的兩個電極；有電解質(zhì)溶液；形成閉合回路；自發(fā)的氧化還原反應(yīng)；
（2）根據(jù)電池反應(yīng)式知，失電子的金屬作負(fù)極，得電子的電解質(zhì)溶液為原電池電解質(zhì)溶液，不如負(fù)極活潑的金屬或?qū)щ姷姆墙饘僮髡龢O，負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
（3）在外電路中，電子流向和電流方向相反，從負(fù)極流向正極，內(nèi)電路中，陽離子移向正極；
（4）根據(jù)鋅和氫氣、轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計算．

解答： 解：（1）根據(jù)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)：金屬鋅失電子，為負(fù)極，正極可以用活潑性較差的金屬銅，溶液中的銅離子得電子，必須用可溶的銅鹽作電解質(zhì)，結(jié)合原電池的構(gòu)成條件，裝置為：，故答案為：；
（2）工作時，正極反應(yīng)式為Cu²⁺+2e^-=Cu，負(fù)極反應(yīng)式為Zn-2e-=Zn²⁺，故答案為：Cu²⁺+2e^-=Cu；Zn-2e-=Zn²⁺；
（3）在外電路中，電子流向和電流方向相反，從負(fù)極流向正極，內(nèi)電路中，陽離子移向正極，故答案為：負(fù)極→正極；正極；
（4）電池反應(yīng)式為Zn+2H⁺=H₂↑+Zn²⁺，
設(shè)氫氣的體積為x，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為y，
Zn+2H⁺=H₂↑+Zn²⁺轉(zhuǎn)移電子
65g 22.4L 2mol
3.25g x y
65g：22.4L=3.25g：x
x=

3.25g×22.4L

65g

=1.12L，
65g：2mol=3.25g：y
y=

2mol×3.25g

65g

=0.1mol，
故答案為：1.12；0.1

點評：本題以原電池和電解池原理為載體考查了原電池設(shè)計、根據(jù)方程式計算等知識點，根據(jù)原電池電池反應(yīng)式得失電子確定正負(fù)極及電解質(zhì)溶液，根據(jù)物質(zhì)之間的關(guān)系式進行有關(guān)計算，題目難度不大．