Question

3．由Zn-Cu-H₂SO₄組成的原電池，工作一段時間后，鋅片質量減少了13.0g．求：
（1）原電池生成氫氣4.48L（標準狀況）．
（2）已知1mol氫氣完全燃燒放出285.8kJ的熱量．將（1）中獲得的氫氣燃燒，可以得到57.16kJ的熱量．
（3）若起始時刻兩電極質量相等，將電解質溶液改為硫酸銅溶液，當電池輸出相同的電量時，電池兩極的質量差為25.8g．

Answer 1

分析 該原電池反應式為Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，
（1）根據鋅和氫氣之間的關系式計算生成氫氣體積；
（2）根據氫氣和反應熱之間的關系式計算；
（3）根據轉移電子相等計算析出銅的質量，兩極質量差等于溶解鋅的質量與析出銅質量之和．

解答 解：（1）Zn-Cu-H₂SO₄組成的原電池電池反應為：Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑，根據方程式知，參加反應的n（Zn）=n（H₂）=$\frac{13.0g}{65g/mol}$=0.2mol，標準狀況下V（H₂）=0.2mol×22.4L/mol=4.48L，
故答案為：4.48；
（2）根據題意知，1mol氫氣完全燃燒放出285.8kJ的熱量，則0.2mol氫氣完全燃燒放出的熱量為：285.8kJ/mol×0.2mol=57.16kJ，
故答案為：57.16；
（3）當電解質溶液改為硫酸銅溶液時，電池反應為：Zn+CuSO₄=ZnSO₄+Cu，參加反應的n（Zn）與生成銅的物質的量相等，則n（Zn）=n（Cu）=$\frac{13.0g}{65g/mol}$=0.2mol，析出m（Cu）=0.2mol×64g/mol=12.8g，兩個電極的差為減少的鋅的質量與析出銅質量的和，兩個電極的質量差=13.0g+12.8g=25.8g，
故答案為：25.8．

點評 本題考查原電池原理，題目難度中等，明確方程式中各個物理量之間的關系式即可解答，易錯點是（3），注意兩個電極質量差為溶解鋅的質量和析出銅質量的和，不是溶解鋅的質量與析出銅質量的差．