Question

如圖：以一銅鋅合金為陽極，一純銅為陰極（起始時兩電極質(zhì)量相等），進行電解，電解液為硫酸銅溶液，當外電路有1.806×10²³個電子轉(zhuǎn)移時，陰極比陽極重19.25g，求銅鋅合金中銅的質(zhì)量分數(shù)．
（已知：電極反應(yīng)式為  陽極：Zn-2e^-=Zn²⁺、Cu-2e^-=Cu²⁺陰極：Cu²⁺+2e^-=Cu  ）

Answer 1

【答案】分析：電解時，陽極材料是較活潑的金屬，在電流的作用下合金失電子，陰極上銅離子得電子，兩電極的質(zhì)量差為：陰極上增加的質(zhì)量加上陽極上減少的質(zhì)量；根據(jù)反應(yīng)方程式列方程組求出銅、鋅的質(zhì)量，再根據(jù)質(zhì)量分數(shù)公式計算即可．
解答：解：電解時，設(shè)陽極上消耗鋅的物質(zhì)的量為xmol，消耗銅ymol，
轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為
Zn-2e^-=Zn²⁺
1  2
x  2x
Cu-2e^-=Cu²⁺
1  2
y  2y
所以陽極失電子的物質(zhì)的量為2x+2y=0.3mol①，
Cu²⁺+2e^-=Cu  
    2mol 1mol
  0.3mol  0.15mol
所以生成的銅的質(zhì)量為 0.15mol×64g/mol=9.6g，
兩電極上的質(zhì)量差為：陰極上增加的質(zhì)量加上陽極上減少的質(zhì)量=9.6g+65x+64y=19.25g②
所以①②②組成方程組為
解得
銅鋅合金中銅的質(zhì)量分數(shù)為×100%=66.3%．
答：銅鋅合金中銅的質(zhì)量分數(shù)為66.3%．
點評：本題以電解原理為載體考查了有關(guān)氧化還原反應(yīng)的計算，計算時要注意：兩電極上的質(zhì)量差為陰極上增加的質(zhì)量加上陽極上減少的質(zhì)量，只有明確兩電極的質(zhì)量差才能正確解答本題．