Question

【題目】電化學(xué)應(yīng)用廣泛。請回答下列問題：

（1）自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)可以設(shè)計(jì)成原電池。若電池放電時(shí)的反應(yīng)式為：2Cu＋2H2SO4＋O2= 2CuSO4＋2H2O，該電池的負(fù)極材料為_______；正極的電極反應(yīng)式為____________。

（2）燃料電池和二次電池的應(yīng)用非常廣泛。

①如圖為甲烷燃料電池的示意圖，則負(fù)極的電極反應(yīng)式為_____________________；

②鉛蓄電池為生活中常用的二次電池。放電時(shí)的反應(yīng)為：PbO2 +Pb+2H2SO4=2PbSO4 + 2H2O，鉛蓄電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為_____；充電時(shí)，鉛蓄電池的PbO2極應(yīng)與外加直流電源的____極相連。

（3）以鉛蓄電池為電源精煉粗銅(含Fe、Pb、Ag、Au及其他不反應(yīng)物質(zhì))時(shí)，以硫酸銅溶液為電解質(zhì)溶液，粗銅做____極；精煉一段時(shí)間后，當(dāng)陰極增重128 g時(shí)，鉛蓄電池參加反應(yīng)的硫酸的物質(zhì)的量為____mol。

Answer 1

【答案】銅或Cu O2+4e-+4H+=2H2O CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O Pb +SO42--2e-=PbSO4 正 陽 4

【解析】

根據(jù)原電池、燃料電池、鉛蓄電池原理判斷正負(fù)極及書寫相關(guān)電極反應(yīng)式；根據(jù)電解精煉銅原理分析陰陽極、結(jié)合電子守恒進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。

（1）原電池中負(fù)極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，化合價(jià)升高，根據(jù)總反應(yīng)知，Cu化合價(jià)升高，則該電池的負(fù)極材料為Cu；正極得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，正極的電極反應(yīng)式為：O2+4e-+4H+=2H2O；

（2）①如圖所示該電池為堿性燃料電池，甲烷作負(fù)極，失電子后結(jié)合氫氧根生成碳酸根，則負(fù)極的電極反應(yīng)式為：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O；

②根據(jù)總反應(yīng)分析知，放電時(shí)，鉛蓄電池負(fù)極失去電子，化合價(jià)升高，電極反應(yīng)式為：Pb +SO42--2e-=PbSO4；充電時(shí)，鉛蓄電池的PbO2極要轉(zhuǎn)化為Pb，發(fā)生還原反應(yīng)，所以應(yīng)與外加直流電源的正極相連；

（3）精煉時(shí)，粗銅要被溶解發(fā)生氧化反應(yīng)，所以做陽極；當(dāng)陰極增重128 g時(shí)，n(Cu)==2mol，陰極電極反應(yīng)為Cu2++2e-=Cu，由總反應(yīng)PbO2 +Pb+2H2SO4=2PbSO4 + 2H2O~2e-得：n（硫酸）=n(e-)=2mol×2=4mol。