题目内容
【题目】原电池是化学对人类的一项重大贡献。
(1)某兴趣小组为研究电池原理，设计如图A装置。
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A | B |
①a和b不连接时，烧杯中发生反应的离子方程式是___________________。
②a和b用导线连接，Cu极为原电池________(填“正”或“负”)极，该电极反应式是____________________________。
③无论a和b是否连接，Zn片均被腐蚀，若转移了0.4 mol电子，则理论上Zn片质量减轻________ g。
(2)如图B是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：
①电池的负极是________(填“a”或“b”)电极，该极的电极反应式为________________。
②电池工作一段时间后电解质溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】Zn+2H+=H2↑+Zn 2+ 正极 2H++2e-=H2↑ 13.0 a CH4+10OH--8e-===CO32-+7H2O 减小
【解析】
(1)①a和b不连接时，该装置不构成原电池，锌和氢离子发生置换反应；
②a和b用导线连接，该装置构成原电池，锌失电子发生氧化反应而作负极，铜作正极，正极上氢离子得电子发生还原反应；
③根据锌与转移电子之间的关系式计算；
(2)①碱性甲烷燃料电池中通入甲烷的一极为原电池的负极，通入氧气的一极为原电池的正极，负极上是燃料发生失电子的氧化反应；
②根据燃料电池的总反应方程式判断pH的变化。
(1)①a和b不连接时，该装置不构成原电池，锌和氢离子发生置换反应，离子反应方程式为：Zn+2H+=Zn2++H2↑；
②a和b用导线连接，该装置构成原电池，铜作正极，正极上氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为2H++2e-=H2↑；
③若转移了0.4mol电子，Zn-2e-=Zn2+，锌片减少的质量=
×65g/mol=13.0g；
(2)①碱性甲烷燃料电池中通入甲烷的一极为原电池的负极，该极上是燃料发生失电子的氧化反应，即CH4+10OH--8e-═CO32-+7H2O；
②在碱性溶液中，甲烷燃料电池的总反应式为CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O，电池工作一段时间后，由于氢氧根离子被消耗，所以电解质溶液的pH会减小。
【题目】Ⅰ.控制变量法是化学实验的一种常用方法。下表是某学习小组研究等物质的量浓度的稀硫酸和锌反应的实验数据，分析以下数据，回答下列问题：
序号 | 硫酸的体积/mL | 锌的质量/g | 锌的形状 | 温度/℃ | 完全溶于酸的时间/s | 生成硫酸锌的质量/g |
1 | 50.0 | 2.0 | 薄片 | 25 | 100 | m1 |
2 | 50.0 | 2.0 | 颗粒 | 25 | 70 | m2 |
3 | 50.0 | 2.0 | 颗粒 | 35 | 35 | m3 |
4 | 50.0 | 2.0 | 粉末 | 25 | 45 | 5.0 |
5 | 50.0 | 6.0 | 粉末 | 35 | 30 | m5 |
6 | 50.0 | 8.0 | 粉末 | 25 | t6 | 16.1 |
7 | 50.0 | 10.0 | 粉末 | 25 | t7 | 16.1 |
(1)化学反应速率本质上是由物质的性质决定的，但外界条件也会影响反应速率的大小。本实验中实验2和实验3对比得出的结论是______________________________。
(2)我们最好选取实验________(填3个实验序号)研究锌的形状对反应速率的影响。
(3)若采用与实验1完全相同的条件，但向反应容器中滴加少量硫酸铜溶液，发现反应速率明显加快。原因是______________________________。
(4)利用表中数据，可以求得：硫酸的物质的量浓度是________mol/L。
Ⅱ.某温度时，在5 L的容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间的变化曲线如图所示。请通过计算回答下列问题：
(5)反应开始至2 min，Y的平均反应速率______________________。
(6)分析有关数据，写出X、Y、Z的反应方程式_________________。
