Question

I．原电池是化学对人类的一项重大贡献。某兴趣小组为研究原电池原理，设计了如图所示装置。

(1)a和b不连接时，烧杯中现象是__________________。

(2)a和b用导线连接，Cu极为原电池_____(“正”或“负”)极，电极反应式为____;溶液中H⁺移向_____(填“Cu”或“Zn”)极。电池总反应化学方程式为_______________。

(3)若电解质溶液改为AgNO₃溶液，当转移0.2mol电子时，则理论上Cu片质量变化为_____。

II．某温度下，在2 L密闭容器中，X、Y、Z三种气态物质发生化学反应时，物质的量随时间变化的关系曲线如图所示：

(1)由图中的数据分析，该反应的化学方程式为__________________。

(2)5 min内用Z表示的平均反应速率为____________。

(3)化学反应速率受到很多因素的影响，例如：实验室制取氢气时一般用粗锌替代纯锌和稀硫酸反应，这是利用________________原理加快了氢气生成的速率。

Answer

锌片逐渐溶解，锌片上有气泡冒出 正 2H++2e=H2↑ Cu Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ 增加21.6g 3X＋Y3Z 0.06 mol·L－1·min－1 原电池

【解析】

I．a和b不连接时，锌与稀硫酸反应；a和b用导线连接，形成原电池，锌作负极、Cu作正极；若电解质溶液改为AgNO3溶液，锌作负极、Cu作正极，结合原电池原理分析解答；

II．(1)由图可知，反应中X、Y的物质的量减小，Z的物质的量增多，则X、Y为反应物，Z为生成物，且5min达到平衡，根据△n(X)∶△n(Y) ∶△n(Z)计算判断方程式中各物质的化学计量数，据此书写反应的方程式；(2)结合v=计算；(3)根据影响化学反应速率的因素结合原电池原理分析解答。

I．(1)a和b不连接时，锌与稀硫酸反应，锌片逐渐溶解，锌片上有气泡冒出，故答案为：锌片逐渐溶解，锌片上有气泡冒出；

(2) a和b用导线连接，形成原电池，锌比铜活泼，锌作负极、Cu作正极，正极上氢离子放电，电极反应式为2H++2e-=H2↑，电池总反应的化学方程式为：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑；原电池中，电解质溶液中氢离子向正极移动，故答案为：正； 2H++2e-=H2↑； Cu；Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑； 

(3)若电解质溶液改为AgNO3溶液，锌作负极，负极的电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，Cu作正极，正极的电极反应式为2Ag++2e-═2Ag，当转移0.2mol电子时，Cu片上析出0.2mol Ag，Cu片质量增加了0.2mol×108g/mol=21.6g，故答案为：增加21.6g；

II．(1)由图可知，反应中X、Y的物质的量减小，Z的物质的量增多，则X、Y为反应物，Z为生成物，且△n(X)∶△n(Y)∶△n(Z)=0.6mol∶0.2mol∶0.6mol=3∶1∶3，且5min达到平衡，为可逆反应，则反应的化学方程式为3X+Y⇌3Z，故答案为：3X+Y⇌3Z；

(2)5min内用Z表示的平均反应速率为=0.06mol/(L·min)，故答案为：0.06mol/(L·min)。

(3)实验室制取氢气时一般用粗锌替代纯锌和稀硫酸反应，反应过程中粗锌中的锌和杂质碳等与稀硫酸构成原电池，加快了氢气的生成速率，故答案为：原电池。