Question

11．如图所示装置，烧杯中盛有200mL 1mol•L^-1的CuSO₄溶液．
（1）负极为Zn，电极反应式为Zn-2e^-=Zn²⁺．正极电极反应式为Cu²⁺+2e^-=Cu．
（2）若初始时Zn片与Cu片质量相等，实验结束后，称得两极质量差为12.9g，则反应中转移电子的物质的量为0.2mol，反应后溶液中CuSO₄的物质的量浓度为0.5mol/L（忽略溶液体积的变化）．

Answer 1

分析 （1）该装置是原电池，Zn易失电子作负极、Cu作正极，负极反应式为Zn-2e^-=Zn²⁺、正极反应式为Cu²⁺+2e^-=Cu；
（2）负极上锌逐渐溶解、正极上析出Cu，所以两极质量差等于溶解锌的质量和析出铜的质量之和，再结合转移电子相等进行计算；根据原子守恒计算硫酸锌、硫酸铜浓度．

解答 解：（1）该装置是原电池，Zn易失电子作负极、Cu作正极，负极上锌失电子发生氧化反应生成锌离子，所以负极反应式为Zn-2e^-=Zn²⁺、正极上铜离子得电子发生还原反应生成Cu，所以正极反应式为Cu²⁺+2e^-=Cu，故答案为：Zn；Zn-2e^-=Zn²⁺；Cu²⁺+2e^-=Cu；
（2）负极上锌逐渐溶解、正极上析出Cu，所以两极质量差等于溶解锌的质量和析出铜的质量之和，设溶解锌的物质的量为xmol，根据转移电子守恒知析出Cu的物质的量为xmol，（65+64）g/mol×xmol=12.9g，x=0.1，所以转移电子的物质的量=0.1mol×2=0.2mol；
溶解锌的物质的量为0.1mol、析出Cu的物质的量为0.1mol，则溶液中还剩余硫酸铜的物质的量为0.2L×1mol/L-0.1mol=0.1mol，根据原子守恒知，溶液中c（ZnSO₄）=c（CuSO₄）=$\frac{0.1mol}{0.2L}$=0.5mol/L，
故答案为：0.2mol；0.5mol/L．

点评 本题考查了原电池原理，明确正负极上发生的反应再结合转移电子守恒进行解答，注意：两个电极质量差不是溶解锌和析出铜的质量差而是二者之和，为易错点．