高中化学几个问题（PH计算、原电池、电解池）

题目

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?

答案

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