Question

选择适宜的材料和试剂设计一个原电池，完成下列反应：Zn+CuSO₄=ZnSO₄+Cu
（1）画出装置图（要求在图上标出电极材料和电解质溶液）

 

（2）写出电极反应式：[正极：

 

；负极：

 

．
（3）在外电路中，电子流动方向从

 

（填“正极→负极”或“负极→正极”）．内电路中，阳离子移向

 

（填“正极”或“负极”）
（4）用锌片、铜片连接后浸入稀硫酸溶液中，构成了原电池，工作一段时间，锌片的质量减少了3.25克，铜表面析出了氢气

 

L（标准状况下）．导线中通过

 

mol电子．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理

专题：电化学专题

分析：利用反应Zn+CuSO₄=ZnSO₄+Cu设计原电池时，根据反应可知，Zn为负极，则正极可以是活泼性不如Zn的金属如Cu等，也可以是碳棒，电解质溶液应为CuSO₄，工作时，正极反应式为Cu²⁺+2e^-=Cu，有红色金属析出，负极反应式为Zn-2e-=Zn²⁺，Zn棒逐渐溶解．
（1）原电池的构成条件：有活泼性不同的两个电极；有电解质溶液；形成闭合回路；自发的氧化还原反应；
（2）根据电池反应式知，失电子的金属作负极，得电子的电解质溶液为原电池电解质溶液，不如负极活泼的金属或导电的非金属作正极，负极上发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应；
（3）在外电路中，电子流向和电流方向相反，从负极流向正极，内电路中，阳离子移向正极；
（4）根据锌和氢气、转移电子之间的关系式计算．

解答： 解：（1）根据自发的氧化还原反应：金属锌失电子，为负极，正极可以用活泼性较差的金属铜，溶液中的铜离子得电子，必须用可溶的铜盐作电解质，结合原电池的构成条件，装置为：，故答案为：；
（2）工作时，正极反应式为Cu²⁺+2e^-=Cu，负极反应式为Zn-2e-=Zn²⁺，故答案为：Cu²⁺+2e^-=Cu；Zn-2e-=Zn²⁺；
（3）在外电路中，电子流向和电流方向相反，从负极流向正极，内电路中，阳离子移向正极，故答案为：负极→正极；正极；
（4）电池反应式为Zn+2H⁺=H₂↑+Zn²⁺，
设氢气的体积为x，转移电子的物质的量为y，
Zn+2H⁺=H₂↑+Zn²⁺转移电子
65g 22.4L 2mol
3.25g x y
65g：22.4L=3.25g：x
x=

3.25g×22.4L

65g

=1.12L，
65g：2mol=3.25g：y
y=

2mol×3.25g

65g

=0.1mol，
故答案为：1.12；0.1

点评：本题以原电池和电解池原理为载体考查了原电池设计、根据方程式计算等知识点，根据原电池电池反应式得失电子确定正负极及电解质溶液，根据物质之间的关系式进行有关计算，题目难度不大．