题目
由标准锌电极和标准铜电极组成原电池Zn Znso, (Imol dm )Cuso, (Imol dm)Cu(1)改变下列条件对原电池电动势有何影响?①增加znSO4溶液的浓度②在ZnSO4溶液中加入过量的NaOH③增加铜片的电极表面积④在CuSO4溶液中加入H2S(2)当铜锌原电池工作半小时以后,原电池的电动势是否会发生变化?为什么?
由标准锌电极和标准铜电极组成原电池
Zn Znso, (Imol dm )Cuso, (Imol dm)Cu
(1)改变下列条件对原电池电动势有何影响?
①增加znSO4溶液的浓度
②在ZnSO4溶液中加入过量的NaOH
③增加铜片的电极表面积
④在CuSO4溶液中加入H2S
(2)当铜锌原电池工作半小时以后,原电池的电动势是否会发生变化?为什么?
题目解答
答案

解析
步骤 1:分析锌电极和铜电极的反应
锌电极和铜电极组成的原电池中,锌电极作为负极,铜电极作为正极。锌电极的反应为:$Zn(s) \rightarrow Zn^{2+}(aq) + 2e^{-}$,铜电极的反应为:$Cu^{2+}(aq) + 2e^{-} \rightarrow Cu(s)$。原电池的电动势由能斯特方程决定,即$E = E^\theta - \frac{0.05916}{n} \log \frac{[Zn^{2+}]}{[Cu^{2+}]}$,其中$E^\theta$为标准电动势,$n$为电子转移数,$[Zn^{2+}]$和$[Cu^{2+}]$分别为锌离子和铜离子的浓度。
步骤 2:分析条件变化对电动势的影响
①增加$ZnSO_4$溶液的浓度,即增加$[Zn^{2+}]$,根据能斯特方程,电动势会下降。
②在$ZnSO_4$溶液中加入过量的$NaOH$,$Zn^{2+}$会与$OH^{-}$反应生成$Zn(OH)_2$沉淀,$[Zn^{2+}]$减小,根据能斯特方程,电动势会上升。
③增加铜片的电极表面积,不会影响$[Zn^{2+}]$和$[Cu^{2+}]$,因此电动势不变。
④在$CuSO_4$溶液中加入$H_2S$,$Cu^{2+}$会与$S^{2-}$反应生成$CuS$沉淀,$[Cu^{2+}]$减小,根据能斯特方程,电动势会上升。
步骤 3:分析原电池工作半小时后电动势的变化
当铜锌原电池工作半小时以后,锌电极不断溶解,$[Zn^{2+}]$增加,铜电极不断析出,$[Cu^{2+}]$减小,根据能斯特方程,电动势会下降。
锌电极和铜电极组成的原电池中,锌电极作为负极,铜电极作为正极。锌电极的反应为:$Zn(s) \rightarrow Zn^{2+}(aq) + 2e^{-}$,铜电极的反应为:$Cu^{2+}(aq) + 2e^{-} \rightarrow Cu(s)$。原电池的电动势由能斯特方程决定,即$E = E^\theta - \frac{0.05916}{n} \log \frac{[Zn^{2+}]}{[Cu^{2+}]}$,其中$E^\theta$为标准电动势,$n$为电子转移数,$[Zn^{2+}]$和$[Cu^{2+}]$分别为锌离子和铜离子的浓度。
步骤 2:分析条件变化对电动势的影响
①增加$ZnSO_4$溶液的浓度,即增加$[Zn^{2+}]$,根据能斯特方程,电动势会下降。
②在$ZnSO_4$溶液中加入过量的$NaOH$,$Zn^{2+}$会与$OH^{-}$反应生成$Zn(OH)_2$沉淀,$[Zn^{2+}]$减小,根据能斯特方程,电动势会上升。
③增加铜片的电极表面积,不会影响$[Zn^{2+}]$和$[Cu^{2+}]$,因此电动势不变。
④在$CuSO_4$溶液中加入$H_2S$,$Cu^{2+}$会与$S^{2-}$反应生成$CuS$沉淀,$[Cu^{2+}]$减小,根据能斯特方程,电动势会上升。
步骤 3:分析原电池工作半小时后电动势的变化
当铜锌原电池工作半小时以后,锌电极不断溶解,$[Zn^{2+}]$增加,铜电极不断析出,$[Cu^{2+}]$减小,根据能斯特方程,电动势会下降。