Question

11．（1）觀察圖A、B、C，回答下列問題：
①把一塊純凈的鋅片插入裝有稀硫酸的燒杯里，可觀察到鋅片上有氣泡，再平行插入一塊銅片，可觀察到銅片沒有（填“有”或“沒有”）氣泡產生．再用導線把鋅片和銅片連接起來（見圖A），組成一個原電池，正極的電極反應式為2H⁺+2e^-=H₂↑．
②如果燒杯中最初裝入的是500mL 2.2mol•L^-1的稀硫酸溶液，構成銅鋅原電池（見圖B），當在標準狀況下收集到11.2L的氫氣時，則此時燒杯內溶液中溶質的物質的量濃度為c（H₂SO₄）=1.2mol/L；c（ZnSO₄）=1mol/L（溶液體積變化忽略不計）．
③如果電極材料分別是鐵片和石墨并進行連接，插入氯化鈉溶液中（見圖C），放置數天后，寫出正極的電極反應式：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．當電池的負極質量變化 1.68g時，電池中有0.06mol電子通過．
（2）已知鉛蓄電池的電池反應為Pb+PbO₂+2H₂SO₄$?_{充電}^{放電}$2PbSO₄+2H₂O，請寫出放電時的電極反應式：負極Pb（s）-2e-+SO₄^2-（aq）=PbSO₄（s）；正極PbO₂（s）+2e^-+SO₄^2-（aq）+4H⁺（aq）=PbSO₄（s）+2H₂O（l）．

Answer 1

分析 （1）①金屬銅和硫酸不反應，鋅片、銅片和硫酸形成的原電池中，金屬銅為正極；
②根據正極反應：2H⁺+2e^-=H₂↑，當在標準狀況下收集到11.2L即0.5mol的氫氣時，轉移電子是1mol，減少的氫離子為1mol，所以剩余的硫酸的濃度為2.2-1=1.2mol/L，負極上的電極反應式為：Zn→Zn²⁺+2e^-，當轉移電子1mol時，生成鋅離子的量為0.5mol來計算；
③鐵片、石墨和氯化鈉溶液構成的原電池中，金屬鐵發生吸氧腐蝕，正極氧氣得電子發生還原反應，負極鐵失電子生成二價鐵發生氧化反應；
（2）放電時，是原電池的工作原理，正極上發生得電子的還原反應；負極上發生失電子的氧化反應；

解答 解：（1）①金屬銅和硫酸不反應，不會產生氣泡，鋅片、銅片和硫酸形成的原電池中，金屬銅為正極，該極上氫離子得電子生成氫氣，電極反應為：2H⁺+2e^-=H₂↑，故答案為：沒有；2H⁺+2e^-=H₂↑；
②根據正極反應：2H⁺+2e^-=H₂↑，當在標準狀況下收集到11.2L即0.5mol的氫氣時，轉移電子是1mol，減少的氫離子為1mol，所以剩余的硫酸的濃度為2.2-1=1.2mol/L，負極上的電極反應式為：Zn→Zn²⁺+2e^-，當轉移電子1mol時，生成鋅離子的量為0.5mol，所以c（ZnSO₄）=1mol/L，
故答案為：c（H₂SO₄）=1.2mol/L；c（ZnSO₄）=1mol/L；
③鐵片、石墨和氯化鈉溶液構成的原電池中，金屬鐵發生吸氧腐蝕，正極上是氧氣得電子發生，電極反應為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，負極鐵失電子生成二價鐵發生氧化反應，所以負極質量變化 1.68g時，電池中有$\frac{1.68}{56}$×2=0.06mol電子通過，故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；0.06；
（2）放電時，正極PbO₂得電子發生還原反應，電極反應式為PbO₂（s）+2e^-+SO₄^2-（aq）+4H⁺（aq）=PbSO₄（s）+2H₂O（l）；負極鉛失電子發生氧化反應，電極反應式為Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄，
故答案為：負極Pb（s）-2e-+SO₄^2-（aq）=PbSO₄（s）；正極PbO₂（s）+2e^-+SO₄^2-（aq）+4H⁺（aq）=PbSO₄（s）+2H₂O（l）；

點評 本題考查學生原電池的工作原理知識，影響化學反應速率的因素等，難度中等，題目較為綜合，是對學生綜合能力的考查．