Question

5．在上海世博園“低碳行動”展區(qū)展出了一系列高科技展項，其中包括我國自主創(chuàng)新的純電動汽車．電動自行車、小汽車等交通工具中都有為其提供電能的鉛蓄電池（又稱“電瓶”），它的優(yōu)點是可以充電循環(huán)使用．電瓶的正極材料是二氧化鉛（PbO₂），負(fù)極材料是金屬鉛（Pb），電瓶內(nèi)所加液體是溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36%的稀硫酸，放電（為外界供電）時發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：
PbO₂ （固）+2H₂SO₄+Pb=2PbSO₄↓+2H₂O
當(dāng)放電時，反應(yīng)物反應(yīng)掉一定量后，就會導(dǎo)致電壓下降，不能正常使用，這時就必須及時充電．
（1）電瓶在放電時，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能．
（2）假如某個電瓶中鉛的質(zhì)量為1800克，內(nèi)裝36%的稀硫酸1200克，當(dāng)有310.5克的鉛參加反應(yīng)時，需消耗稀硫酸中溶質(zhì)多少克？此時電瓶中硫酸溶液溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是多少？（最后結(jié)果保留兩位小數(shù)）

Answer 1

分析 （1）電瓶放電是由于發(fā)生了化學(xué)變化PbO₂ （固）+2H₂SO₄+Pb=2PbSO₄↓+2H₂O的結(jié)果，因此，放電是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能；
（2）根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式，由參加反應(yīng)鉛的質(zhì)量310.5g計算消耗掉硫酸的質(zhì)量及生成水的質(zhì)量，原硫酸溶液中硫酸質(zhì)量與消耗硫酸的質(zhì)量差即反應(yīng)后溶液中所剩余硫酸的質(zhì)量，再利用反應(yīng)后溶液由剩余稀硫酸和生成的水組成計算出反應(yīng)后電瓶中硫酸溶液的質(zhì)量，利用溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)計算公式求出此時電瓶中硫酸溶液溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)．

解答 解：（1）放電時的電能由反應(yīng)PbO₂ （固）+2H₂SO₄+Pb=2PbSO₄↓+2H₂O的反應(yīng)而產(chǎn)生，因此此過程為化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程；
故答案為：化學(xué)；
（2）設(shè)需消耗硫酸的質(zhì)量為x，同時生成水的質(zhì)量為y．
PbO₂（固）+2H₂SO₄+Pb=2PbSO₄↓+2H₂O
                     196      207                 36
                      x      310.5g                y
$\frac{196}{x}=\frac{207}{310.5g}=\frac{36}{y}$
  x=294g，y=54g
36%的稀硫酸1200克稀硫酸中硫酸的質(zhì)量=1200g×36%=432g，則反應(yīng)后還剩余硫酸的質(zhì)量=432g-294g=138g
剩余硫酸溶液的質(zhì)量=1200g-294g+54g=960g
硫酸溶液溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{138g}{960g}$×100%=14.38%
答：需消耗稀硫酸中溶質(zhì)為294克，此時電瓶中硫酸溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是14.38%．

點評 解答本題時需要注意，反應(yīng)只生成硫酸鉛沉淀和水，所以反應(yīng)完成后所得溶液為剩余稀硫酸的質(zhì)量與生成水的質(zhì)量和．