Question

為省藥品和時間，甲、乙、丙三位同學(xué)用銅片、鋅片、稀硫酸、CuSO₄溶液（直流電源、石墨電極、導(dǎo)線、燒杯、試管等中學(xué)化學(xué)常見的藥品和儀器用品）以巧妙的構(gòu)思“接力”的方式，設(shè)計了比較銅與鋅金屬活動性相對強(qiáng)弱的系列實(shí)驗(yàn)．試填寫下列空白：
（1）甲同學(xué)分別將一小片銅片、鋅片置于燒杯底部（銅與鋅不接觸），小心向燒杯中加入稀硫酸，觀察到的現(xiàn)象是：鋅片上

 

銅片上

 

．甲同學(xué)的設(shè)計思路是

 

．
（2）乙同學(xué)接著甲的實(shí)驗(yàn)，向燒杯中滴加

 

溶液，進(jìn)而觀察到的現(xiàn)象是：鋅片上

 

銅片上

 

．乙同學(xué)判斷出鋅、銅金屬活動性相對強(qiáng)弱，所依據(jù)的原理是

 

．
（3）丙同學(xué)使用直流電源、石墨電極組裝好電解裝置，向乙同學(xué)實(shí)驗(yàn)后的溶液中補(bǔ)充了必要的試劑

 

（作為電解液），反應(yīng)在調(diào)控下隨即開始，實(shí)驗(yàn)中有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)方程式為

 

．獲得的實(shí)驗(yàn)明顯現(xiàn)象是：陰極上

 

　陽極上

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：探究原電池及其工作原理

專題：實(shí)驗(yàn)設(shè)計題

分析：（1）甲同學(xué)用兩種金屬放到酸中是否產(chǎn)生氣泡或產(chǎn)生氣泡的快慢來比較金屬性強(qiáng)弱；
（2）乙同學(xué)在甲的基礎(chǔ)上，加入CuSO₄溶液觀察現(xiàn)象，鋅與少量硫酸銅發(fā)生置換反應(yīng)生成的銅附在鋅表面形成微型原電池，根據(jù)金屬腐蝕速率確定金屬性強(qiáng)弱；
（3）丙同學(xué)在乙同學(xué)的基礎(chǔ)上運(yùn)用電解原理來分析，根據(jù)離子放電順序確定金屬性強(qiáng)弱．

解答： 解：（1）甲同學(xué)用兩種金屬放到酸中是否產(chǎn)生氣泡或產(chǎn)生氣泡的快慢來比較金屬性強(qiáng)弱，Zn和稀硫酸反應(yīng)生成氫氣，所以Zn片上看到的現(xiàn)象是有氣泡產(chǎn)生；
Cu和稀硫酸不反應(yīng)，所以看到的現(xiàn)象是：Cu片上沒有氣泡產(chǎn)生；
則甲的設(shè)計思路是鋅能置換出酸中的氫而Cu不能，從而確定兩種金屬活潑性強(qiáng)弱，
故答案為：有氣泡產(chǎn)生；無氣泡產(chǎn)生；鋅能置換出酸中的氫而銅不能；
（2）乙同學(xué)在甲的基礎(chǔ)上，加入CuSO₄溶液觀察現(xiàn)象，鋅與少量硫酸銅發(fā)生置換反應(yīng)生成的銅附在鋅表面形成微型原電池，鋅作負(fù)極而加速被腐蝕，所以加快了反應(yīng)速率，產(chǎn)生氣泡的速率加快，銅片上無氣泡產(chǎn)生，說明鋅比銅活潑，
故答案為：CuSO₄；有紅色的銅析出，產(chǎn)生氣泡的速率明顯加快；銅片上無氣泡；活潑金屬可把不活潑金屬從其鹽溶液中置換出來，Zn、Cu和稀硫酸構(gòu)成原電池，Zn為負(fù)極；
（3）在含有銅離子和鋅離子的溶液中進(jìn)行電解實(shí)驗(yàn)，不活潑金屬陽離子先得電子而析出單質(zhì)，陰極上先析出銅單質(zhì)，電池反應(yīng)式為2CuSO₄+2H₂O

通電  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，說明鋅比銅活潑，所以應(yīng)該向乙的實(shí)驗(yàn)后的溶液中加入硫酸銅，電解時，陰極上銅離子放電生成銅單質(zhì)，陽極上氫氧根離子放電生成氧氣，所以看到的現(xiàn)象是：陰極上有紅色銅析出，陽極附近有氣體產(chǎn)生，
故答案為：CuSO₄；2CuSO₄+2H₂O

通電  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；有紅色銅析出；有無色氣泡產(chǎn)生．

點(diǎn)評：本題考查了金屬活潑性強(qiáng)弱的探究實(shí)驗(yàn)，明確實(shí)驗(yàn)原理是解本題關(guān)鍵，從離子放電順序、失電子難易程度、與酸置換出氫氣的快慢等方面設(shè)計實(shí)驗(yàn)即可，實(shí)驗(yàn)設(shè)計是學(xué)習(xí)難點(diǎn)，同時考查學(xué)生學(xué)以致用能力，題目難度中等．