Question

15．在 500g CuSO₄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(zhì)量增加 7.04g，電解質(zhì)溶液質(zhì)量增加 0.02g．求粗銅中含鋅的質(zhì)量分數(shù)．

Answer 1

分析 Cu電極為陰極，發(fā)生反應(yīng)：Cu²⁺+2e^-=Cu，陰極質(zhì)量增重7.04g為析出Cu的質(zhì)量，粗銅為陽極，由金屬性Zn＞Cu，故開始發(fā)生反應(yīng)：Zn-2e^-=Zn²⁺，Zn放電完全后，再發(fā)生反應(yīng)：Cu-2e^-=Cu²⁺，溶液質(zhì)量增重為反應(yīng)Zn+Cu²⁺=Cu+Zn²⁺所致，利用差量法計算Zn的質(zhì)量，Zn放電時生成Cu的質(zhì)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(zhì)量=7.04g-Zn放電時生成Cu的質(zhì)量．

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

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