Question

高中化学几个问题（PH计算、原电池、电解池）

浓度为10的负13次的盐酸溶液PH怎么计算，如果按照氢离子浓度的负对数岂不是等于13吗，但参考书上说这种说法错误，想想也是，再怎么稀的溶液也是酸啊。但是不这样计算那怎么算呢？
苏教版化学教材中，锌铜原电池，原理是锌与硫酸铜反应，中间用盐桥连接，铜插在硫酸铜中，但是锌是插在硫酸锌中的，我很奇怪，尽管它们的活泼性有差异，它们会反应形成原电池吗？为什么锌不是插在硫酸铜里面?
电解法精制铜的时候，为什么阳极上溶解的铜与阴极上析出的铜质量不相同？电解液硫酸铜的浓度理论上怎么变，实际怎么变？
谢谢

Answer 1

1. 对于如此之稀的HCl溶液，水自身电离出的H+不可忽略不计。事实上，此时溶液中H+基本都是水电离出来的。具体的计算方法是：溶液中总c(H+)=HCl电离的c(H+)+水电离的c(H+)
前者=10^-13，后者=溶液中c(OH-)，因为水电离出的H+和OH-总是一样多的。
所以得到方程c(H+)=10^-13+c(OH-)，结合水的离子积公式，解方程可以得到c(H+)，在数值上极其接近10^-7。也就是说，此时溶液pH=7

2. 原电池的特征就是氧化反应和还原反应发生在不同的地方。在铜锌原电池中，Zn发生被氧化变成Zn2+进入溶液；Cu2+被还原成Cu从溶液中析出。从实质而言，Zn插在任何溶液中都能发生原电池反应，插在CuSO4中也行。但Zn直接与CuSO4溶液接触会发生直接置换反应，干扰原电池反应的进行，并消耗了能量，所以一般不这么做。

3. 理论上电解液浓度是不变的，阳极溶解多少阴极就析出多少。但在实际工作中，阳极的Cu总是还有一些杂质的，如Fe等，这类杂质比Cu活泼，它们溶解进入溶液中后不会在阳极析出，取而代之的是溶液中的Cu2+析出。这些杂质单位质量都比Cu小，所以实际电解时阳极溶解量（包括Cu和这些杂质）总会小于阴极析出量，电解液CuSO4的浓度也会略有下降