Question

如圖裝置B中是濃度均為0.1mol/L的NaCl、CuSO₄混合溶液，溶液體積為500ml，M、N均為石墨電極，當裝置A中Zn棒質量減少6.5g時，N上質量增加

 

g；此時，所有電極上總共收集到的氣體的總體積為

 

L（換算成標準狀況下的體積）．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理

專題：

分析：A能自發(fā)的進行氧化還原反應而作原電池，B連接外接電源屬于電解池；根據(jù)轉移電子相等及溶液中銅離子的物質的量計算N上質量增加量；此時，A裝置：銅棒電極方程式為2H⁺+2e^-=H₂↑，B裝置M作陽極，N作陰極，
陽極上氯離子放電生成氯氣2Cl^--2e^-=Cl₂↑、4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，陰極發(fā)生Cu²⁺+2e^-=Cu、2H⁺+2e^-=H₂↑，根據(jù)電極反應式結合電子守恒來計算回答．

解答： 解：A能自發(fā)的進行氧化還原反應而作原電池，B連接外接電源屬于電解池，
M作陽極，N作陰極，電解氯化鈉和硫酸銅混合溶液時，陽極上氯離子放電生成氯氣，陰極上銅離子放電生成銅，串聯(lián)電路中轉移電子數(shù)相等，所以當裝置A中Zn棒質量減少6.5g時，

6.5g

65g/mol

×64g/mol=6.4g，實際上溶液中銅離子的質量=0.1mol/L×0.5L×64g/mol=3.2g，所以析出銅的質量是3.2g，
當裝置A中Zn棒質量減少6.5g時，裝置中轉移的電子數(shù)為：

6.5g

65g/mol

×2=0.2mol，B中NaCl、CuSO₄的物質的量都為n=cv=0.1mol/L×0.5L=0.05mol，
A裝置原電池中，易失電子的金屬鋅作負極，銅作正極，正極上氫離子得電子發(fā)生還原反應而生成氫氣，電極反應式為：2H⁺+2e^-=H₂↑，生成的氫氣的物質的量為0.1mol，
B裝置中陽極上氯離子放電生成氯氣2Cl^--2e^-=Cl₂↑、4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，生成氯氣0.025mol，根據(jù)得失電子守恒，生成氧氣

0.2mol-0.05mol

4

=0.0375mol，陰極發(fā)生Cu²⁺+2e^-=Cu、生成銅0.05mol，根據(jù)得失電子守恒，2H⁺+2e^-=H₂↑，

0.2mol-0.05×2mol

2

=0.05mol，
所以生成氣體總的物質的量為：0.1mol+0.025mol+0.0375mol+0.05mol=0.2125mol，總體積為v=n×v_m=0.2125mol×22.4L/mol=4.76L，
故答案為：3.2；4.76；

點評：本題為電化學知識的綜合應用，做題時要注意根據(jù)電極反應現(xiàn)象判斷出原電池池的正負級，進而判斷出電解池的陰陽極，要注意串聯(lián)電路，各電極上得失電子的數(shù)目相等，做題時要正確寫出電極方程式，準確判斷兩極上離子的放電順序，題目難度中等．