Question

3．由等質(zhì)量的鋅片、銅片和200mL稀硫酸組成的原電池，工作一段時(shí)間后，當(dāng)在銅片上放出3.36L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）的氣體時(shí)，H₂SO₄恰好完全反應(yīng)．計(jì)算：
（1）原硫酸的物質(zhì)的量濃度是多少？
（2）若將電解質(zhì)溶液改為硫酸銅溶液，當(dāng)電池兩極的質(zhì)量差為2.58g時(shí)，從電池中流出的電子的物質(zhì)的量．

Answer 1

分析 （1）Zn、Cu和稀硫酸構(gòu)成原電池，Zn易失電子作負(fù)極、Cu作正極，電池反應(yīng)式為Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，根據(jù)H守恒計(jì)算硫酸的物質(zhì)的量濃度；
（2）如果將電解質(zhì)溶液改為硫酸銅溶液，則電池反應(yīng)式為Zn+CuSO₄=ZnSO₄+Cu，負(fù)極上溶解Zn、正極上析出Cu，兩個(gè)電極的質(zhì)量差等于溶解的Zn和析出Cu的質(zhì)量，根據(jù)方程式知，溶解鋅和析出Cu的物質(zhì)的量相等，再根據(jù)溶解Zn和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計(jì)算．

解答 解：（1）n（H₂）=$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$=0.15mol，Zn、Cu和稀硫酸構(gòu)成原電池，Zn易失電子作負(fù)極、Cu作正極，電池反應(yīng)式為Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，根據(jù)H守恒得n（H₂SO₄）=n（H₂）=0.15mol，
則c（H₂SO₄）=$\frac{0.15mol}{0.2L}$=0.75mol/L，
答：原硫酸的物質(zhì)的量濃度為0.75mol/L；
（2）如果將電解質(zhì)溶液改為硫酸銅溶液，則電池反應(yīng)式為Zn+CuSO₄=ZnSO₄+Cu，負(fù)極上溶解Zn、正極上析出Cu，兩個(gè)電極的質(zhì)量差等于溶解的Zn和析出Cu的質(zhì)量，根據(jù)方程式知，溶解鋅和析出Cu的物質(zhì)的量相等，設(shè)溶解鋅和析出Cu的物質(zhì)的量分別為xmol，則64xg+65xg=2.58g，x=0.02，
根據(jù)Zn和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式知，轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量=2n（Zn）=2×0.02mol=0.04mol，
答：若將電解質(zhì)溶液改為硫酸銅溶液，當(dāng)電池兩極的質(zhì)量差為2.58g時(shí)，從電池中流出的電子的物質(zhì)的量為0.04mol．

點(diǎn)評 本題以原電池原理為載體考查物質(zhì)的量有關(guān)計(jì)算，為高頻考點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生分析計(jì)算能力，明確各個(gè)物理量之間的關(guān)系式是解本題關(guān)鍵，注意（2）題反應(yīng)后兩極質(zhì)量差為“溶解鋅的質(zhì)量和析出銅質(zhì)量之和”而不是“溶解鋅和析出銅質(zhì)量之差”，為易錯(cuò)題．