Question

5．已知：鉛蓄電池總的化學(xué)方程式為：Pb+PbO₂+2H₂SO₄$?_{放電}^{充電}$2H₂O+2PbSO₄；鎳鎘堿性充電電池在放電時(shí)，其正極反應(yīng)為：2NiO（OH）+2H₂O+2e^-=2Ni（OH）₂+2OH^-
負(fù)極反應(yīng)為：Cd+2OH^--2e^-=Cd（OH）₂
鉛蓄電池使用（放電）一段時(shí)間后，其內(nèi)阻明顯增大，電壓卻幾乎不變，此時(shí)只有充電才能繼續(xù)使用．鎳鎘堿性充電電池使用（放電）到后期，當(dāng)電壓明顯下降時(shí)，其內(nèi)阻卻幾乎不變，此時(shí)充電后也能繼續(xù)使用．回答下列問題：
（1）鉛蓄電池在放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)為Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄Pb+SO₄^2--2e^-=PbSO₄，其在充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)為PbSO₄-2e^-+2H₂O=PbO₂+4H⁺+SO₄^2-PbSO₄+2H₂O-2e^-=PbO₂+SO₄^2-+4H⁺；
（2）鎳鎘堿性充電電池在充電時(shí)的總反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cd（OH）₂+2Ni（OH）₂=Cd+2NiO（OH）+2H₂OCd（OH）₂+2Ni（OH）₂=Cd+2NiO（OH）+2H₂O；
（3）上述兩種電池使用一段時(shí)間后，一個(gè)內(nèi)阻明顯增大，而另一個(gè)內(nèi)阻卻幾乎不變的主要原因可能是鉛蓄電池中電解質(zhì)H₂SO₄會(huì)不斷被消耗，故電阻增大，而鎳鎘電池中堿不會(huì)被消耗，電阻不會(huì)增大鉛蓄電池放電時(shí)離子濃度減小，而鎳鎘電池放電時(shí)離子濃度不變；
（4）如果鉛蓄電池在放電時(shí)回路中有2mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，消耗H₂SO₄2mol．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)鉛蓄電池的總反應(yīng)方程式中元素化合價(jià)變化判斷，負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄；正極PbO₂+4H⁺+SO₄^2-+2e^-=PbSO₄+2H₂O，充電的陽(yáng)極是正極的逆反應(yīng)；
（2）依據(jù)放電時(shí)的電極反應(yīng)，充電時(shí)是電解，原電池的正極接電源正極做陽(yáng)極，原電池負(fù)極接電源負(fù)極，做電解池的陰極，綜合寫出電解反應(yīng)；
（3）依據(jù)兩種電池的電極反應(yīng)過程中離子濃度變化分析判斷；
（4）依據(jù)電極反應(yīng)或電池反應(yīng)中電子守恒計(jì)算得到．

解答 解：（1）鉛蓄電池總的化學(xué)方程式為：Pb+PbO₂+2H₂SO₄ $?_{充電}^{放電}$2H₂O+2PbSO₄；鉛失電子生成硫酸鉛，二氧化鉛得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成硫酸鉛；負(fù)極電極反應(yīng)為：Pb+SO₄^2--2e^-=PbSO₄，正極電極反應(yīng)為：PbO₂+4H⁺+SO₄^2-+2e^-=PbSO₄+2H₂O，充電的陽(yáng)極是正極的逆反應(yīng)為PbSO₄+2H₂O-2e^-=PbO₂+SO₄^2-+4H⁺，
故答案為：Pb+SO₄^2--2e^-=PbSO₄； PbSO₄-2e^-+2H₂O=PbO₂+4H⁺+SO₄^2-；
（2）鎳鎘堿性充電電池在放電時(shí)，
正極反應(yīng)為：2NiO（OH）+2H₂O+2e^-=2Ni（OH）₂+2OH^-，充電為陽(yáng)極電極反應(yīng)為：2Ni（OH）₂+2OH^--2e^-=2NiO（OH）+2H₂O，
負(fù)極反應(yīng)為：Cd+2OH^--2e^-=Cd（OH）₂，充電為陰極電極反應(yīng)為：Cd（OH）₂+2e^-=Cd+2OH^-，
電子守恒合并得到：Cd（OH）₂+2Ni（OH）₂=Cd+2NiO（OH）+2H₂O；
故答案為：Cd（OH）₂+2Ni（OH）₂=Cd+2NiO（OH）+2H₂O；
（3）兩種電池使用一段時(shí)間后，一個(gè)內(nèi)阻明顯增大，而另一個(gè)內(nèi)阻卻幾乎不變，陽(yáng)極電極反應(yīng)分析說明，鉛蓄電池放電時(shí)離子濃度減小，而鎳鎘電池放電時(shí)離子濃度不變，
故答案：鉛蓄電池中電解質(zhì)H₂SO₄會(huì)不斷被消耗，故電阻增大，而鎳鎘電池中堿不會(huì)被消耗，電阻不會(huì)增大；
（4）如果鉛蓄電池在放電時(shí)回路中有2mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，依據(jù)Pb+PbO₂+2H₂SO₄ $?_{充電}^{放電}$2H₂O+2PbSO₄，關(guān)系式為Pb～PbO₂～2H₂SO₄～2e^-，電子轉(zhuǎn)移為2mol，消耗硫酸為2mol，
故答案為：2mol．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了原電池的原理應(yīng)用和電解原理應(yīng)用，電極反應(yīng)、電極判斷、電池反應(yīng)是解題關(guān)鍵，題目難度中等．