题目内容

7.利用原电池原理可以探究金属的活动性.
(1)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池,两电极间连接一个电流计.锌片做负极(填“正”或“负”),银片上发生的电极反应式是2H++2e-=H2↑.
(2)若该电池中两电极的总质量为60g,工作一段时间后,取出锌片和银片洗净干燥后称重,总质量为47g.此时产生标准状况下氢气的体积为4.48L,通过导线的电子的物质的量为0.4mol.
(3)为证明铁的金属活动性比铜强,某同学设计了如下一些方案.其中能证明铁的金属活动性比铜强的方案是①③④.(填序号)
方  案现象或产物
①将铁片置于CuSO4溶液中铁片上有亮红色物质析出
②将铁丝和铜丝分别在氯气燃烧产物分别为FeCl3和CuCl2
③将铁片和铜片分别置于稀硫酸溶液中铁片上有气泡产生,铜片上无气泡产生
④将铁片和铜片置于盛有稀硫酸的烧杯中,并用导线连接铁片溶解,铜片上有气泡产生

分析 (1)该原电池中,Zn易失电子作负极,Ag作正极,正极上氢离子得电子发生还原反应;
(2)该原电池中,负极上锌溶解、正极上生成氢气,所以负极质量减少、正极质量不变,则反应前后电极质量减少的量是锌的质量,根据转移电子相等计算生成氢气体积;根据锌和转移电子之间的关系式计算转移电子物质的量;
(3)金属的金属活动性越强,其单质的还原性越强,金属单质与酸或水反应越剧烈,较活泼金属能从较不活泼金属盐溶液中置换出来,一般来说原电池中较活泼金属作负极、较不活泼金属作正极.

解答 解:(1)该原电池中,Zn易失电子作负极,Ag作正极,正极上氢离子得电子发生还原反应,电极反应式为2H++2e-=H2↑,故答案为:负;2H++2e-=H2↑;
(2)该原电池中,负极上锌溶解、正极上生成氢气,所以负极质量减少、正极质量不变,则反应前后电极质量减少的量是锌的质量,则参加反应的锌的质量=(60-47)g=13g,其物质的量=13g÷65g/mol=0.2mol,根据转移电子相等得生成氢气体积=$\frac{0.2mol×2}{2}×22.4L/mol$=4.48L;根据锌和转移电子之间的关系式得转移电子物质的量=0.2mol×2=0.4mol,
故答案为:4.48;0.4;
(3)金属的金属活动性越强,其单质的还原性越强,金属单质与酸或水反应越剧烈,较活泼金属能从较不活泼金属盐溶液中置换出来,一般来说原电池中较活泼金属作负极、较不活泼金属作正极,
①将铁片置于CuSO4溶液中,铁片上有亮红色物质析出,说明铁能置换出Cu,则金属活动性Fe>Cu,故正确;
②金属的活动性强弱与失电子多少无关,所以不能据此判断金属性强弱,故错误;
③将铁片和铜片分别置于稀硫酸溶液中,铁片上有气泡产生,铜片上无气泡产生,说明铁能置换出氢气、Cu不能,则金属活动性Fe>Cu,故正确;
④将铁片和铜片置于盛有稀硫酸的烧杯中,并用导线连接,铁片溶解,铜片上有气泡产生,则Fe作负极、Cu作正极,所以金属活动性Fe>Cu,故正确;
故答案为:①③④.

点评 本题考查原电池原理及金属活动性强弱判断,侧重考查基本原理,明确正负极的判断方法是解本题关键,知道金属活动性强弱与失电子难易程度有关,与失电子多少无关,易错选项是(3)②.

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