Question

4．以Zn和Cu为电极，稀硫酸为电解质溶液形成的原电池，供LED发光，装置如图所示．某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记录如下：

实验后的记录： ①Zn片发生还原反应，Cu片发生氧化反应 ②H+向负极移动 ③LED发光时，电子流动方向Zn→导线→Cu，再经溶液流回铜片 ④溶液的pH变小 ⑤若有1mol电子流过导线，则产生H2为0.5mol． ⑥装置中存在“化学能→电能→光能”的转换

（1）在卡片上，记录合理的是⑤⑥（填序号）．
（2）在实验中，甲同学发现不仅在铜片上有气泡产生，而且在锌片上也产生了气体，分析原因可能是锌片不纯（在锌片表面形成原电池）．
（3）其他条件相同情况下，产生气泡的速率比单一锌片快（填“快”或“慢”），
如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向不变（填“变”或“不变”）．
（4）如果把硫酸换成硫酸铜溶液，猜测铜片（填“锌片”或“铜片”）变厚，原因是Cu²⁺+2e^-=Cu（用电极方程式表示）．实验结束后称得两极质量差12.9g，假设初始时Zn片与Cu片质量相等，则反应中转移的电子的物质的量为0.2mol．
（5）有同学利用原电池原理，将A、B、C、D四种金属设计下表中装置进行实验用以判断四种金属的活泼性强弱．

序号	甲	乙	丙
装置
现象	二价金属A不断溶解	C的质量增加	A上有气体产生

根据以上现象，判断四种金属活泼性由强到弱的顺序是D＞A＞B＞C．

Answer 1

分析 （1）锌比铜活泼，形成原电池反应时，锌为负极，发生氧化反应，铜为正极，发生还原反应，原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，以此解答；
（2）形成原电池能加快反应速率；
（3）当锌片不纯时，在锌片上形成原电池；
（4）把硫酸换成硫酸铜溶液，正极上铜离子得电子生成铜单质；根据正负极的电极反应计算；
（5）甲、乙、丙为原电池装置，甲中A不断溶解，说明A被氧化，为原电池负极，B为正极，乙中C的质量增加，说明C极上析出金属，为原电池正极，则B为负极，丙中A上有气体产生，应为氢气，说明A为正极，则D为负极，原电池反应中负极较活泼，以此解答该题．

解答 解：（1）锌比铜活泼，形成原电池反应时，锌为负极，发生氧化反应，电极方程式为Zn-2e^-═Zn²⁺，铜为正极，发生还原反应，电极方程式为2H⁺+2e^-═H₂↑，由此可知若有1mol电子流经导线，则产生0.5mol氢气，电子由负极经外电路流向正极，原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，则正确的有③⑤，
故答案为：③⑤；
（2）Zn和Cu为电极，稀硫酸为电解质溶液形成的原电池，能加快锌与硫酸的反应速率，所以其他条件相同情况下，产生气泡的速率比单一锌片快；
故答案为：快；
（3）在乙实验中，某同学发现不仅在铜片上有气泡产生，而且在锌片上也产生了气体，是由于锌片不纯，在锌片上形成原电池导致，
故答案为：锌片不纯，在锌片上形成原电池；
（4）如果把硫酸换成硫酸铜溶液，正极Cu上会有铜单质析出，而变粗，其电极反应为：Cu²⁺+2e^-=Cu；则电池总反应为Zn与铜离子的反应，为Cu²⁺+Zn=Zn²⁺+Cu，
已知正极：Cu²⁺+2e^-=Cu，负极：Zn-2e^-=Zn²⁺，设电路中转移电子的物质的量为n，则正极质量增加32n，负极质量减少32.5n，所以32.5n+32n=12.9g，解得n=0.2mol，
故答案为：铜极；Cu²⁺+Zn=Zn²⁺+Cu；0.2；
（5）甲、乙、丙为原电池装置，甲中A不断溶解，说明A被氧化，为原电池负极，B为正极，乙中C的质量增加，说明C极上析出金属，为原电池正极，则B为负极，丙中A上有气体产生，应为氢气，说明A为正极，则D为负极，原电池反应中负极较活泼，则金属的活泼性顺序为D＞A＞B＞C，故答案为：D＞A＞B＞C．

点评 本题考查学生原电池的工作原理以及电极反应和电子转移之间的关系知识，注意把握原电池的构成条件、电极方程式的书写等基础知识的积累，题目难度中等．