Question

如圖所示裝置，燒杯中盛有200mL 1mol?L^-1的CuSO₄溶液．
（1）負極電極反應式為

 

；正極電極反應式為

 

．
（2）若初始時Zn片與Cu片質量相等，實驗結束后，稱得兩極質量差為12.9g，則反應中轉移電子的物質的量為

 

，反應后溶液中所含溶質的物質的量濃度為

 

（忽略溶液體積的變化）．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學專題

分析：（1）該裝置是原電池，Zn易失電子作負極、Cu作正極，負極反應式為Zn-2e^-=Zn²⁺、正極反應式為Cu²⁺+2e^-=Cu；
（2）負極上鋅逐漸溶解、正極上析出Cu，所以兩極質量差等于溶解鋅的質量和析出銅的質量之和，再結合轉移電子相等進行計算；根據原子守恒計算硫酸鋅、硫酸銅濃度．

解答： 解：（1）該裝置是原電池，Zn易失電子作負極、Cu作正極，負極上鋅失電子發生氧化反應生成鋅離子，所以負極反應式為Zn-2e^-=Zn²⁺、正極上銅離子得電子發生還原反應生成Cu，所以正極反應式為Cu²⁺+2e^-=Cu，故答案為：Zn-2e^-=Zn²⁺；Cu²⁺+2e^-=Cu；
（2）負極上鋅逐漸溶解、正極上析出Cu，所以兩極質量差等于溶解鋅的質量和析出銅的質量之和，設溶解鋅的物質的量為xmol，根據轉移電子守恒知析出Cu的物質的量為xmol，（65+64）g/mol×xmol=12.9g，x=0.1，所以轉移電子的物質的量=0.1mol×2=0.2mol；
溶解鋅的物質的量為0.1mol、析出Cu的物質的量為0.1mol，則溶液中還剩余硫酸銅的物質的量為0.2L×1mol/L-0.1mol=0.1mol，根據原子守恒知，溶液中c（ZnSO₄）=c（CuSO₄）=

0.1mol

0.2L

=0.5mol/L，
故答案為：0.2mol；c（ZnSO₄）=c（CuSO₄）=0.5mol/L．

點評：本題考查了原電池原理，明確正負極上發生的反應再結合轉移電子守恒進行解答，注意：兩個電極質量差不是溶解鋅和析出銅的質量差而是二者之和，為易錯點．