Question

14．在500g CuSO₄溶液中插入两根电极，一根为铁，一根为含杂质锌均匀的粗铜．通电一段时间后切断电源，立即将电极取出，这时铁极上析出7.04g铜，电解质溶液增重0.02g．求粗铜中含锌的质量分数．

Answer 1

分析 电解时，阳极发生Zn-2e^-=Zn²⁺，可能发生Cu-2e^-=Cu²⁺，阴极发生Cu²⁺+2e^-=Cu，精铜极上增重7.04g，为Cu的质量，则n（Cu）=$\frac{7.04g}{64g/mol}$=0.11mol，转移0.22mol电子，如阳极只发生Zn-2e^-=Zn²⁺，则消耗m（Zn）=0.11mol×65g/mol=7.15g，电解质溶液增重7.15g-7.04g=0.11g，而电解质溶液增重0.02g，说明一定发生Cu-2e^-=Cu²⁺，以此解答该题．

解答 解：阴极发生Cu²⁺+2e^-=Cu，精铜极上增重7.04g，为Cu的质量，则n（Cu）=$\frac{7.04g}{64g/mol}$=0.11mol，转移0.22mol电子，如阳极只发生Zn-2e^-=Zn²⁺，则消耗m（Zn）=0.11mol×65g/mol=7.15g，电解质溶液增重7.15g-7.04g=0.11g，而电解质溶液增重0.02g，说明一定发生Cu-2e^-=Cu²⁺，
设阳极有xmolZn、ymolCu参加反应，则65x+64y=7.04+0.02，xx+y=0.11解得x=0.02，y=0.09，
所以粗铜中锌的质量分数为$\frac{0.02×65}{0.02×65+0.09×64}$×100%=18.4%，
答：粗铜中锌的质量分数为18.4%．

点评 本题考查电解知识，为高频考点，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，注意把握电解的原理以及质量的变化，难度中等．