Question

18．分别按图甲、乙所示装置进行实验，图中两个烧杯里的溶液为同浓度的稀硫酸，乙中G为电流计．请回答下列问题：

（1）以下叙述中，正确的是CD．
A．甲中锌片是负极，乙中铜片是正极
B．两烧杯中铜片表面均有气泡产生
C．两烧杯中溶液pH均增大
D．产生气泡的速度甲中比乙中慢
E．乙的外电路中电流方向Zn→Cu
F．乙溶液中SO₄^2-向铜片方向移动
（2）变化过程中能量转化的主要形式是：甲为化学能转化为热能；乙为化学能转化为电能．
（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，分析原因可能是锌片不纯，在锌片上就形成原电池．
（4）在乙实验中，如果把硫酸换成硫酸铜溶液，请写出铜电极的电极反应方程式及总反应方程式：
铜电极：Cu²⁺+2e^-=Cu
总反应：Zn+Cu²⁺=Cu+Zn²⁺．
当电路中转移0.25mol电子时，消耗负极材料的质量为8.125g．

Answer 1

分析 （1）原电池的构成条件是：①有两个活泼性不同的电极，②将电极插入电解质溶液中，③两电极间构成闭合回路，④能自发的进行氧化还原反应；形成原电池加快反应速率，并且电流方向为正极到负极，离子移动阴离子移向阴极，据此分析判断；
（2）原电池是将化学能转变为电能，化学反应是将化学能转化为热能；
（3）原电池正极上氢离子放电生成氢气，则锌片有气泡产生说明锌片不纯，据此分析；
（4）如果电解质溶液是硫酸铜溶液，铜电极上铜离子得电子发生还原反应，总反应为锌置换出铜的反应，根据负极锌失电子计算消耗负极材料的质量．

解答 解：（1）A．甲不能构成原电池，只有锌和稀硫酸发生氧化还原反应，乙池中能构成原电池，锌作负极，铜作正极，故A错误； 
B．甲池中不能构成原电池，所以甲池中铜电极上没有气泡产生，故B错误；
C．两烧杯中都是氢离子得电子生成氢气，锌失电子发生氧化反应，所以溶液的pH均增大，故C正确；           
D．能形成原电池的加快反应速率，所以产生气泡的速度甲中比乙中慢，故D正确；
E．乙的外电路中电流方向Cu→Zn，故E错误；
F．乙溶液中SO₄^2-向负极Zn片方向移动，故F错误；
故选CD；
（2）甲中不能形成原电池，所以是将化学能转变为热能，乙池能构成原电池，所以是将化学能转化为电能，故答案为：化学能转化为热能；化学能转化为电能；
（3）锌片有气泡产生说明锌片不纯，锌和锌片中的杂质构成原电池，杂质作正极，氢离子在杂质上得电子生成氢气，故答案为：锌片不纯，在锌片上就形成原电池；
（4）如果将稀硫酸换成硫酸铜溶液，则正极上铜离子得电子发生还原反应，电极反应式为：Cu²⁺+2e^-=Cu，总反应为锌置换出铜的反应即Zn+Cu²⁺=Cu+Zn²⁺，负极锌失电子所以当电路中转移0.25mol电子时，消耗负极材料的质量为$\frac{0.25}{2}$×65=8.125g，
故答案为：Cu²⁺+2e^-=Cu；Zn+Cu²⁺=Cu+Zn²⁺；8.125g．

点评 本题考查原电池的组成和工作原理，题目难度中等，注意把握电极方程的书写方法，注意基础知识的积累．