Question

15．在由铜片、锌片和200mL稀硫酸组成的原电池中，若锌片只发生电化学腐蚀，当在铜片上放出3.36L（标准状况）的氢气时，硫酸恰好用完，则：
（1）产生这些气体消耗的锌的质量是多少？
（2）通过导线的电子的物质的量是多少？
（3）原稀硫酸的物质的量浓度是多少？

Answer 1

分析 该原电池中，锌电极上电极反应式为Zn-2e^-=Zn²⁺，铜电极上电极反应式为2H⁺+2e^-=H₂↑，则电池反应式为Zn+2H⁺=H₂↑+Zn²⁺，
（1）根据氢气和锌之间的关系式计算锌的质量；
（2）根据氢气和转移电子之间的关系式计算转移电子的物质的量；
（3）根据氢原子守恒计算硫酸的浓度．

解答 解：该原电池中，锌电极上电极反应式为Zn-2e^-=Zn²⁺，铜电极上电极反应式为2H⁺+2e^-=H₂↑，则电池反应式为Zn+2H⁺=H₂↑+Zn²⁺，
（1）设参加反应的Zn的质量为x，
Zn+2H⁺=H₂↑+Zn²⁺
65g   22.4L
x     3.36L
$\frac{65g}{x}=\frac{22.4L}{3.36L}$解得：x=9.75g
答：消耗锌的质量9.75g；
（2）设转移电子的物质的量为y，
Zn+2H⁺=H₂↑+Zn²⁺转移电子
      22.4L      2mol
      3.36L       y
$\frac{22.4L}{3.36L}=\frac{2mol}{y}$
解得：y=0.30mol，
答：通过电子的物质的量为0.30mol；
（3）根据氢原子守恒得H₂SO₄～H₂，则c（H₂SO₄）=$\frac{\frac{3.36L}{22.4L/mol}}{0.2L}$=0.75 mol•L^-1，
答：原硫酸的浓度为0.75 mol•L^-1．

点评 本题以原电池原理为载体考查了物质的量的有关计算，根据各个物理量之间的关系来分析解答，题目难度不大．