Question

1．鉛蓄電池是常用的化學(xué)電源，其電極材料分別是Pb和PbO₂，電解液為稀硫酸．放電時(shí)，該電池總反應(yīng)式為：Pb+PbO₂+2H₂SO₄ $?_{充電}^{放電}$2PbSO₄+2H₂O．請(qǐng)根據(jù)上述情況判斷：
（1）該蓄電池的負(fù)極材料是Pb，放電時(shí)發(fā)生氧化（填“氧化”或“還原”）反應(yīng)．
（2）該蓄電池放電時(shí)，電解質(zhì)溶液的酸性減�。ㄌ睢霸龃蟆�、“減小”或“不變”），電解質(zhì)溶液中陰離子移向負(fù)（填“正”或“負(fù)”）極．
（3）已知硫酸鉛為不溶于水的白色固體，生成時(shí)附著在電極上．試寫出該電池放電時(shí)，正極的電極反應(yīng)PbO₂+SO₄^2-+2e^-+4H⁺═PbSO₄+2H₂O（用離子方程式表示）．
（4）氫氧燃料電池具有啟動(dòng)快、效率高等優(yōu)點(diǎn)，其能量密度高于鉛蓄電池．若電解質(zhì)為KOH溶液，則氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為2H₂+4OH^-=4H₂O+4e^-；，正極電極反應(yīng)為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，該電池工作時(shí)，外電路每流過1×10³ mol e^-，消耗標(biāo)況下氧氣5.6L．

Answer 1

分析 （1）鉛蓄電池中，負(fù)極上金屬失電子化合價(jià)升高；
（2）鉛蓄電池工作時(shí)，硫酸參加反應(yīng)生成硫酸鉛，溶液中氫離子濃度降低，陰離子向負(fù)極移動(dòng)；
（3）工作時(shí)，該鉛蓄電池正極上PbO₂得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
（4）堿性條件下，負(fù)極氫氣失電子生成水；根據(jù)轉(zhuǎn)移電子相等進(jìn)行計(jì)算．

解答 解：（1）鉛蓄電池中，根據(jù)原電池反應(yīng)式中元素化合價(jià)變化知，Pb中Pb元素化合價(jià)由0價(jià)變?yōu)?2價(jià)，被氧化發(fā)生氧化反應(yīng)，所以Pb作負(fù)極，故答案為：Pb；氧化；（2）鉛蓄電池工作時(shí)，硫酸參加反應(yīng)生成硫酸鉛同時(shí)生成水，導(dǎo)致硫酸濃度降低、酸性減小，原電池放電時(shí)陰離子向負(fù)極移動(dòng)，故答案為：減��；負(fù)；
（3）工作時(shí)，該鉛蓄電池正極上PbO₂得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為PbO₂+SO₄^2-+2e^-+4H⁺═PbSO₄+2H₂O，
答案為：PbO₂+SO₄^2-+2e^-+4H⁺═PbSO₄+2H₂O；
（4）燃料與氧氣燃燒的總化學(xué)方程式為2H₂+O₂=2H₂O，電解質(zhì)溶液呈堿性，負(fù)極上氫氣失電子生成水，則負(fù)極的電極方程式為2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O；該電池中正極上是氧氣發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，則外電路每流過1×10³ mol e^-，消耗氧氣為$\frac{1}{4}$×10³ mol，所以氧氣的體積為$\frac{1}{4}$×10³ mol×22.4L/mol=5.6×10³L=5.6m³；故答案為：2H₂+4OH^-=4H₂O+4e^-；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；5.6．

點(diǎn)評(píng) 本題考查原電池工作原理的應(yīng)用，題目難度中等，注意把握電極方程式的書寫方法，首先考慮原電池反應(yīng)所依據(jù)的氧化還原反應(yīng)，再考慮產(chǎn)物與電解質(zhì)溶液的反應(yīng)．