Question

為省藥品和時間，甲、乙、丙三位同學用銅片、鋅片、稀硫酸、CuSO₄溶液（直流電源、石墨電極、導線、燒杯、試管等中學化學常見的藥品和儀器用品）以巧妙的構思“接力”的方式，設計了比較銅與鋅金屬活動性相對強弱的系列實驗．試填寫下列空白：
（1）甲同學分別將一小片銅片、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，觀察到的現象是：鋅片上

 

銅片上

 

．甲同學的設計思路是

 

．
（2）乙同學接著甲的實驗，向燒杯中滴加

 

溶液，進而觀察到的現象是：鋅片上

 

銅片上

 

．乙同學判斷出鋅、銅金屬活動性相對強弱，所依據的原理是

 

．
（3）丙同學使用直流電源、石墨電極組裝好電解裝置，向乙同學實驗后的溶液中補充了必要的試劑

 

（作為電解液），反應在調控下隨即開始，實驗中有關的化學反應方程式為

 

．獲得的實驗明顯現象是：陰極上

 

　陽極上

 

．

Answer 1

考點：探究原電池及其工作原理

專題：實驗設計題

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

解答： 解：（1）甲同學用兩種金屬放到酸中是否產生氣泡或產生氣泡的快慢來比較金屬性強弱，Zn和稀硫酸反應生成氫氣，所以Zn片上看到的現象是有氣泡產生；
Cu和稀硫酸不反應，所以看到的現象是：Cu片上沒有氣泡產生；
則甲的設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弱，
故答案為：有氣泡產生；無氣泡產生；鋅能置換出酸中的氫而銅不能；
（2）乙同學在甲的基礎上，加入CuSO₄溶液觀察現象，鋅與少量硫酸銅發(fā)生置換反應生成的銅附在鋅表面形成微型原電池，鋅作負極而加速被腐蝕，所以加快了反應速率，產生氣泡的速率加快，銅片上無氣泡產生，說明鋅比銅活潑，
故答案為：CuSO₄；有紅色的銅析出，產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和稀硫酸構成原電池，Zn為負極；
（3）在含有銅離子和鋅離子的溶液中進行電解實驗，不活潑金屬陽離子先得電子而析出單質，陰極上先析出銅單質，電池反應式為2CuSO₄+2H₂O

通電  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄，說明鋅比銅活潑，所以應該向乙的實驗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，陽極上氫氧根離子放電生成氧氣，所以看到的現象是：陰極上有紅色銅析出，陽極附近有氣體產生，
故答案為：CuSO₄；2CuSO₄+2H₂O

通電  .

2Cu+O₂↑+2H₂SO₄；有紅色銅析出；有無色氣泡產生．

點評：本題考查了金屬活潑性強弱的探究實驗，明確實驗原理是解本題關鍵，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計實驗即可，實驗設計是學習難點，同時考查學生學以致用能力，題目難度中等．