Question

3．由等质量的锌片、铜片和200mL稀硫酸组成的原电池，工作一段时间后，当在铜片上放出3.36L（标准状况）的气体时，H₂SO₄恰好完全反应．计算：
（1）原硫酸的物质的量浓度是多少？
（2）若将电解质溶液改为硫酸铜溶液，当电池两极的质量差为2.58g时，从电池中流出的电子的物质的量．

Answer 1

分析 （1）Zn、Cu和稀硫酸构成原电池，Zn易失电子作负极、Cu作正极，电池反应式为Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，根据H守恒计算硫酸的物质的量浓度；
（2）如果将电解质溶液改为硫酸铜溶液，则电池反应式为Zn+CuSO₄=ZnSO₄+Cu，负极上溶解Zn、正极上析出Cu，两个电极的质量差等于溶解的Zn和析出Cu的质量，根据方程式知，溶解锌和析出Cu的物质的量相等，再根据溶解Zn和转移电子之间的关系式计算．

解答 解：（1）n（H₂）=$\frac{3.36L}{22.4L/mol}$=0.15mol，Zn、Cu和稀硫酸构成原电池，Zn易失电子作负极、Cu作正极，电池反应式为Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，根据H守恒得n（H₂SO₄）=n（H₂）=0.15mol，
则c（H₂SO₄）=$\frac{0.15mol}{0.2L}$=0.75mol/L，
答：原硫酸的物质的量浓度为0.75mol/L；
（2）如果将电解质溶液改为硫酸铜溶液，则电池反应式为Zn+CuSO₄=ZnSO₄+Cu，负极上溶解Zn、正极上析出Cu，两个电极的质量差等于溶解的Zn和析出Cu的质量，根据方程式知，溶解锌和析出Cu的物质的量相等，设溶解锌和析出Cu的物质的量分别为xmol，则64xg+65xg=2.58g，x=0.02，
根据Zn和转移电子之间的关系式知，转移电子物质的量=2n（Zn）=2×0.02mol=0.04mol，
答：若将电解质溶液改为硫酸铜溶液，当电池两极的质量差为2.58g时，从电池中流出的电子的物质的量为0.04mol．

点评 本题以原电池原理为载体考查物质的量有关计算，为高频考点，侧重考查学生分析计算能力，明确各个物理量之间的关系式是解本题关键，注意（2）题反应后两极质量差为“溶解锌的质量和析出铜质量之和”而不是“溶解锌和析出铜质量之差”，为易错题．