题目
用5A的电流电解CuSO4,通电96500s,可沉积出铜的质量为 __-|||-160g

题目解答
答案
见答案
160g
160g
解析
本题考查电解池的相关知识以及根据电量计算物质的量和质量。解题的关键思路是先根据电流和时间计算出通过的电量,再结合法拉第定律确定析出铜的物质的量,最后根据物质的量与质量的关系计算出铜的质量。
- 计算通过的电量 $Q$:
已知电流 $I = 5A$,通电时间 $t = 96500s$,根据公式 $Q=It$,可得:
$Q = 5A\times96500s=482500C$ - 确定析出铜的物质的量 $n(Cu)$:
在电解 $CuSO_4$ 溶液时,阴极的电极反应式为 $Cu^{2 + }+2e^-\longrightarrow Cu$,这表明每生成 $1mol$ 铜需要转移 $2mol$ 电子。
法拉第常数 $F = 96500C/mol$,表示 $1mol$ 电子所带的电量。
那么通过 $482500C$ 电量时,转移电子的物质的量 $n(e^-)=\frac{Q}{F}=\frac{482500C}{96500C/mol}=5mol$。
由电极反应式可知,生成铜的物质的量与转移电子的物质的量之比为 $1:2$,所以生成铜的物质的量 $n(Cu)=\frac{1}{2}n(e^-)=\frac{1}{2}\times5mol = 2.5mol$。 - 计算析出铜的质量 $m(Cu)$:
铜的摩尔质量 $M(Cu)=64g/mol$,根据公式 $m = nM$,可得:
$m(Cu)=n(Cu)\times M(Cu)=2.5mol\times64g/mol = 160g$