题目内容

化学课上某校宋老师在引导学生分析了某干电池的结构后，又引导学生对有关问题进行了如下实验探究：
提出问题：电池里的电能是怎样产生的呢？
猜想与假设：你的猜想是______
设计并进行实验：
（1）将一根锌片和一根铜片平行插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察到的现象是______；你对此进行的解释是______，用有关的化学方程式表示是______；
（2）再将上述锌片和铜片用导线连接起来，并在导线中间连接一只灵敏电流计，观察到的现象是______；
（3）最后把上述锌片和铜片从稀硫酸中移出并擦干，再使两者接触，观察到电流计中______（有或没有）电流通过．
（4）用砂纸擦除铜片和锌片表面的氧化膜，用导线将铜片和锌片分别连接到电流计的正负极，然后把锌片和铜片一起插入盛有硫酸铜溶液的烧杯中可以观察到的现象有：______，______，______，电流计指针偏向______（填铜锌）．实验中发生能量变化的化学反应方程式是______．
获得结论：通过上述实验，验证了你的猜想．
交流与反思：．通过化学反应可以将化学能转化成______、______、______等，人们学习和研究化学最基本目的，就是通过化学反应获取人类生产和生活所需要的______和______．

【答案】分析：猜想与假设：电池是将化学能转变成电能的装置，所以对电能的产生应根据这一特点进行猜测；
（1）金属的活动性顺序表中，锌位于氢之前为活泼金属可置换酸中氢，铜位于氢之后不能置换酸中氢；据此分析锌、铜放入稀硫酸中产生的现象；
（2）金属活动性强的锌失电子能力大于金属活动性弱的铜，当把同处于稀硫酸的中两金属用导线连接时，电子通过导线由锌转移到铜；据此分析可观察到的实验现象；
（3）活动性不同的金属间电子的转移需要在特定的溶液内进行，金属单质虽然直接相连但不会出现电子的移动；据此对是否产生电流的问题做出判断；
（4）用导线相连的金属锌片与铜片放入硫酸铜溶液中，满足了金属间电子移动的外部条件，电子由金属锌转移到金属铜；据此分析反应可能出现的现象，写出溶液中发生反应的化学方程式；
交流与反思：化学变化在生成新物质的同时伴随着能量的变化，如燃烧可把化学能转变为热能、光能，金属间置换可释放出电能等；利用这些认识，完成知识的总结．
解答：解：猜想与假设：电池是将化学能转变为电能的装置，因此电池产生的电能应来自于电池内物质的化学能；
故答案为：化学能转化为电能；
（1）金属的活动性顺序表中，锌位于氢之前为活泼金属可置换酸中氢，铜位于氢之后不能置换酸中氢；因此把锌片、铜片放入稀硫酸溶液中时，锌与硫酸反应生成硫酸锌和氢气，可在锌片上看到有气泡冒出；而铜与稀硫酸不反应，在铜片上无明显现象出现；
故答案为：锌片表面有气泡，铜片无现象；锌为活泼金属能置换出酸中的氢，而铜不能；Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑；
（2）将稀硫酸溶液中的锌片与铜用导线连接，活动性较强的金属锌通过活动性弱的铜失去电子，在金属锌和铜之间出现电子移动形成电流，则电流计的指针出现偏转；而稀硫酸溶液中的H⁺在铜片上获得电子而形成H原子，H原子结合成氢气分子，因此，在铜片出现气泡；
故答案为：电流计指针偏转，铜片上有气泡冒出；
（3）将锌片和铜片从稀硫酸中移出并擦干，再使两者接触，此时因无溶液的参与不满足电子进行转移的条件，因此两金属间不再出现电子的移动，也就不会形成电流，电流表指针不出现偏转；
故答案为：没有；
（4）将用导线相连接的金属锌与铜放入硫酸铜溶液中，金属锌通过铜失去电子变成Zn²⁺而溶解在溶液中，而溶液中的Cu²⁺在铜片上获得电子而变成Cu原子形成金属铜，溶液颜色逐渐变浅直到消失；电子从锌移动到铜，则锌为负极铜为正极，电流计指针偏向正极铜；此时溶液中发生锌与硫酸铜生成铜和硫酸锌的置换反应；
故答案为：锌片溶解；铜片上析出铜；溶液蓝色变浅；铜；Zn+CuSO₄=Cu+ZnSO₄；
交流与反思：化学变化在生成新物质的同时伴随着能量的变化，如燃烧可把化学能转变为热能、光能，金属间置换可释放出电能等；化学变化既可以提供新的物质也能释放出能量满足人们的需要，人的呼吸作用就是把食物中的化学能通过缓慢氧化转变为人体生理活动所需要的能量；
故答案为：热能；光能；电能；物质；能量．
点评：化学变化发生的同时伴随着能量的转化，可燃物的燃烧可以把化学能转化为热能、光能，光合作用可以把太阳能转化为化学能等等；电池就是把化学能转化为电能的装置．