Question

20．（1）由Zn-Cu-H₂SO₄组成的原电池，工作一段时间后，如图1锌片的质量减少了6.5g．
负极是Zn，发生氧化反应（“氧化”或“还原”），正极电极反应方程式是2H⁺+2e^-=H₂↑，电子从负极到正极，同时生成氢气2.24L（标准状况）．
（2）将纯锌片和纯铜片按如图2方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，
①两烧杯中铜片表面的现象甲中铜片表面有气泡产生，乙中铜片表面无现象
②两烧杯中溶液的pH增大（填“增大”、“减小”或“不变”）
③产生气泡的速率甲大于乙（填“大于”或“小于”）
（3）氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理示意图如图3，则电极b为正极（填“a”或“b”），电池总反应方程式为2H₂+O₂═2H₂O．

Answer 1

分析 （1）活泼性强的金属作负极发生氧化反应，活泼性弱的作正极，正极上溶液中的阳离子得电子发生还原反应；电子从负极流向正极；根据锌片的质量减少了6.5g结合转移电子相等计算生成氢气的体积；
（2）甲中形成铜锌原电池，锌作负极，失电子，铜作正极，H⁺在铜极上得电子，生成H₂，总反应式为：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑；乙装置中只是锌片与稀硫酸间发生了置换反应：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，以此进行分析；
（3）燃料电池中，通入氧气的电极为正极；氢氧燃料电池反应式就是氢气燃烧方程式．

解答 解：（1）Zn-Cu-H₂SO₄组成的原电池中，活泼性强的金属Zn作负极发生氧化反应，电极反应为：Zn-2e^-=Zn²⁺；活泼性弱的Cu作正极，正极上溶液中的阳离子得电子发生还原反应，电极反应为：2H⁺+2e^-=H₂↑；电子从负极流向正极；根据转移电子相等得生成氢气的体积=$\frac{6.5g}{65g/mol}$×22.4L/mol=2.24L，
故答案为：Zn；氧化；2H⁺+2e^-=H₂↑；负；正；2.24；
（2）①甲中形成铜锌原电池，锌作负极，失电子，铜作正极，H⁺在铜极上得电子，生成H₂，所以甲中铜片表面有气泡产生，乙装置中只是锌片与稀硫酸间发生了置换反应：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，铜表面无现象，故答案为：甲中铜片表面有气泡产生，乙中铜片表面无现象；
②甲中铜片上氢离子得电子生成氢气，乙中锌和稀硫酸发生置换反应生成氢气，所以两烧杯的溶液中氢离子浓度均减小，所以两烧杯中溶液的pH均增大，故答案为：增大；
③甲中形成铜锌原电池加快了反应速率，所以产生气泡的速度甲比乙快，故答案为：大于；
（3）燃料电池中，通入氧气的电极为正极，所以b是正极；氢氧燃料电池反应式就是氢气燃烧方程式，则电池反应式为2H₂+O₂═2H₂O，故答案为：b；2H₂+O₂═2H₂O．

点评 本题考查原电池的工作原理，侧重于基础知识的考查，题目难度不大，注意两极电极反应转移的电子数目相等．