Question

9．已知鉛蓄電池的工作原理為Pb+PbO₂+2H₂SO₄$?_{充電}^{放電}$2PbSO₄+2H₂O，現用如圖1裝置進行電解（電解液足量），測得當鉛蓄電池中轉移0.4mol電子時鐵電極的質量減少11.2g．
請回答下列問題．
（1）鉛蓄電池在放電時的負極反應式為Pb+SO₄^2--2e^-=PbSO₄
（2）A是鉛蓄電池的負極，Ag電極的電極反應式是2H⁺+2e^-═H₂↑
該電極的電極產物共0.4g．
（3）CuSO₄溶液的濃度不變（填“減小”、“增大”或“不變”）
（4）如圖2表示電解進行過程中某個量（縱坐標x）隨時間的變化曲線，則x表示b．
a．各U形管中產生的氣體的體積
b．各U形管中陽極質量的減少量
c．各U形管中陰極質量的增加量．

Answer 1

分析 （1）鉛蓄電池在放電時的負極為Pb失電子發生氧化反應；
（2）當鉛蓄電池中轉移0.4mol電子時鐵電極的質量減小11.2g，說明鐵作陽極，銀作陰極，連接原電池負極的電極作陰極，連接原電池正極的電極作陽極，銀作陰極，電解稀硫酸時，陰極上氫離子放電生成氫氣，根據轉移電子守恒計算；
（3）銅作陽極，陽極上銅失電子發生氧化反應，陰極上析出銅，所以該裝置是電鍍池；
（4）電解時，a．右邊U形管不析出氣體；
b．銅的摩爾質量大于鐵；
c．左邊U形管析出氫氣，右邊U形管析出銅．

解答 解：（1）鉛蓄電池在放電時的負極為Pb失電子發生氧化反應，反應式為：Pb+SO₄^2--2e^-=PbSO₄；故答案為：Pb+SO₄^2--2e^-=PbSO₄；
（2）當鉛蓄電池中轉移0.4mol電子時鐵電極的質量減小11.2g，說明鐵作陽極，銀作陰極，陰極連接原電池負極，所以A是負極，B是正極，銀作陰極，電解稀硫酸時，陰極上氫離子放電生成氫氣，電極反應式為2H⁺+2e^-═H₂↑，生成氫氣的質量=$\frac{0.4mol}{2}$×2g/mol=0.4g，
故答案為：負；2H⁺+2e^-═H₂↑；0.4；
（3）銅作陽極，陽極上銅失電子發生氧化反應，電極反應式為Cu-2e^-═Cu²⁺，陰極上析出銅，所以該裝置是電鍍池，電解質溶液中銅離子濃度不變，
故答案為：不變；　
（4）a．右邊U形管不析出氣體，左邊U形管析出氣體，所以稀硫酸析出氣體體積大于硫酸銅溶液，故錯誤；
b．當轉移相等電子時，溶解金屬的物質的量相等，銅的摩爾質量大于鐵，所以右邊U形管陽極減少的質量大于左邊U形管陽極減少的質量，故正確；
c．當轉移相等電子時，析出物質的物質的量相等，但銅的摩爾質量大于氫氣，所以左邊U形管析出氫氣的質量小于右邊U形管析出銅的質量，故錯誤；
故答案為：b．

點評 本題考查了原電池和電解池原理，正確判斷原電池正負極是解本題關鍵，根據離子放電順序確定陰陽極電極反應，并結合得失電子守恒解答，難度中等．