作业帮0.1 mol/Kg 的 硫酸铜 溶液中 投入锌粒 ,求反应平衡时的 铜离子 浓度 .
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/04/29 03:22:17
0.1 mol/Kg 的 硫酸铜 溶液中 投入锌粒 ,求反应平衡时的 铜离子 浓度 .
0.1 mol/Kg 的 硫酸铜 溶液中 投入锌粒 ,求反应平衡时的 铜离子 浓度 .
0.1 mol/Kg 的 硫酸铜 溶液中 投入锌粒 ,求反应平衡时的 铜离子 浓度 .
反应为Cu2+ + Zn ⇋ Zn2+ + Cu,据反应式平衡常数K=[Zn2+]/[Cu2+],该反应可看作铜锌原电池的反应,由于题中未讲明反应温度,我们就认为是室温25度,该反应是一个氧化还原平衡,其平衡常数K值很大.
在25度（298K）时,对于任何氧化还原反应,其平衡常数与对应的电对的φ值（电对的电极电势）有如下关系lgK=n(φ0+ - φ0-)/0.059=nE0/0.059(n指氧化还原反应中每摩尔反应转移的电子总数,φ0+指正极的标准电极电势,φ0-指负极的标准电极电势,E0指原电池的电动势).
此题中,Zn作负极,Cu作正极,由标准电极电势表查得φ0+（即Cu2+/Cu的标准电极电势为0.337V),φ0-（即Zn2+/Zn的标准电极电势为-0.763V）,所以E0=0.337-（-0.763）=1.1V,又反应中电子转移数为2mol,代入公式可得lgK=37.2,所以K=1.6×1037（10 的37次方）.
又根据反应式K=[Zn2+]/[Cu2+],可得[Zn2+]/[Cu2+]=1.6×1037（10 的37次方）,因为K值非常大,所以可认为反应进行的比较完全,假设初始时硫酸铜溶液为1Kg,则硫酸铜的物质的量为0.1mol,所以可与其反应的Zn为0.1mol,换算成质量为6.5g,而生成的Cu为0.1mol,换算成质量为6.4g,溶液质量增加0.1g,可以忽略不计,即溶液还是1Kg,则[Zn2+]=0.1mol/1Kg=0.1 mol/Kg,代入[Zn2+]/[Cu2+]=1.6×1037（10 的37次方）中,求得[Cu2+]=6.25×10-39（10的-39次方）mol/Kg.
解此题时需注意,反应平衡常数很大,我们可视为进行的很完全,但并不是说铜离子没有剩余,根据计算结果也可看出,剩余的铜离子浓度非常非常低,接近于0,所以我们通常可认为这个反应是不可逆的,但其本质还是可逆反应,有平衡.