Question

3．由Zn-Cu-H₂SO₄组成的原电池，工作一段时间后，锌片质量减少了13.0g．求：
（1）原电池生成氢气4.48L（标准状况）．
（2）已知1mol氢气完全燃烧放出285.8kJ的热量．将（1）中获得的氢气燃烧，可以得到57.16kJ的热量．
（3）若起始时刻两电极质量相等，将电解质溶液改为硫酸铜溶液，当电池输出相同的电量时，电池两极的质量差为25.8g．

Answer 1

分析 该原电池反应式为Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，
（1）根据锌和氢气之间的关系式计算生成氢气体积；
（2）根据氢气和反应热之间的关系式计算；
（3）根据转移电子相等计算析出铜的质量，两极质量差等于溶解锌的质量与析出铜质量之和．

解答 解：（1）Zn-Cu-H₂SO₄组成的原电池电池反应为：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，根据方程式知，参加反应的n（Zn）=n（H₂）=$\frac{13.0g}{65g/mol}$=0.2mol，标准状况下V（H₂）=0.2mol×22.4L/mol=4.48L，
故答案为：4.48；
（2）根据题意知，1mol氢气完全燃烧放出285.8kJ的热量，则0.2mol氢气完全燃烧放出的热量为：285.8kJ/mol×0.2mol=57.16kJ，
故答案为：57.16；
（3）当电解质溶液改为硫酸铜溶液时，电池反应为：Zn+CuSO₄=ZnSO₄+Cu，参加反应的n（Zn）与生成铜的物质的量相等，则n（Zn）=n（Cu）=$\frac{13.0g}{65g/mol}$=0.2mol，析出m（Cu）=0.2mol×64g/mol=12.8g，两个电极的差为减少的锌的质量与析出铜质量的和，两个电极的质量差=13.0g+12.8g=25.8g，
故答案为：25.8．

点评 本题考查原电池原理，题目难度中等，明确方程式中各个物理量之间的关系式即可解答，易错点是（3），注意两个电极质量差为溶解锌的质量和析出铜质量的和，不是溶解锌的质量与析出铜质量的差．