Question

4．在 500g CuSO ₄溶液中插入兩根電極，一極為銅，一極為粗銅（含鋅）．通電電解至粗銅剛好全部溶解掉，這時銅極質量增加 7.04g，電解質溶液質量增加 0.02g．求粗銅中含鋅的質量分數．

Answer 1

分析 Cu電極為陰極，發生反應：Cu²⁺+2e^-=Cu，陰極質量增重7.04g為析出Cu的質量，粗銅為陽極，由金屬性Zn＞Cu，故開始發生反應：Zn-2e^-=Zn²⁺，Zn放電完全后，再發生反應：Cu-2e^-=Cu²⁺，溶液質量增重為反應Zn+Cu²⁺=Cu+Zn²⁺所致，利用差量法計算Zn的質量，Zn放電時生成Cu的質量，由于Cu放電時，陽極溶解的Cu與陰極析出的Cu相等，故粗銅中Cu的質量=7.04g-Zn放電時生成Cu的質量．

解答 解：Cu電極為陰極，發生反應：Cu²⁺+2e^-=Cu，陰極質量增重7.04g為析出Cu的質量，粗銅為陽極，由金屬性Zn＞Cu，故開始發生反應：Zn-2e^-=Zn²⁺，Zn放電完全后，再發生反應：Cu-2e^-=Cu²⁺，溶液質量增重為反應Zn+Cu²⁺=Cu+Zn²⁺所致，
設Zn的質量為m，Zn放電生成Cu為n，則：
Zn+Cu²⁺=Cu+Zn²⁺  溶液質量增重
65            64            65-64=1
m             n             0.02g
所以m=$\frac{0.02g×65}{1}$=1.3g
n=$\frac{0.02g×64}{1}$=1.28g
粗銅總質量為（7.04g-1.28g）+1.3g=7.06g
故粗銅中Zn的質量分數為$\frac{1.3g}{7.06g}$×100%=18.4%，
答：粗銅中含鋅的質量分數為18.4%．

點評 本題考查電解原理及有關計算，關鍵是根據離子放電順序理解溶液增重原因、陰極質量增重不等于粗銅中Cu的質量，屬于易錯題目，學生容易認為陰極增重質量為粗銅中含有Cu的質量，側重于學生的分析能力和計算能力的考查，難度中等．