Question

（1）如圖，E為沾有Na₂SO₄溶液的濾紙，并加入幾滴酚酞．A，B分別為Pt片，壓在濾紙兩端，R、S為電池的電極．M、N是用多微孔的Ni的電極材料，它在堿溶液中可以視為惰性電極．G為電流計，K為開關．C、D和電解池中都充滿濃KOH溶液．若在濾紙中央點上一滴紫色的KMnO₄溶液，K打開，接通電源一段時間后，C、D中有氣體產生．

①外電源的正、負極分別是R為

 

，S為

 

．
②A附近溶液的現象是

 

，B附近發生的電極反應式為

 

③濾紙上的紫色點向哪方移動

 

．
④當C、D里的氣體產生到一定量時，切斷外電源并接通開關K，經過一段時間，C、D中氣體逐漸減少，主要因為

 

．

（2）鉛蓄電池是典型的可充電電池，它的正極格板是PbO₂材料，負極格板是Pb材料，電池總反應式為：Pb+PbO₂+4H⁺+2SO₄^2-QUOTE

放電

充電

　2PbSO₄+2H₂O請回答下列問題（不考慮氫、氧的氧化還原）：放電時：正極的電極反應式是

 

；電解液中H₂SO₄的濃度將變

 

；當外電路通過1mol電子時，理論上負極板的質量增加

 

g．

Answer 1

考點：化學電源新型電池,電解原理

專題：電化學專題

分析：（1）①根據C、D兩電極得到的氣體體積判斷電極名稱，從而確定電源R、S電極名稱；
②先判斷A、B 的電極名稱，根據電解池的工作原理來書寫電極反應式；
③根據電解池的工作原理判斷電解時溶液中離子的移動方向；
④根據原電池中燃料電池的工作原理和規律來回答；
（2）根據電池反應式知，負極電解反應：Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄ ，正極電極反應：PbO₂+2e^-+4H⁺+2SO₄^2-=PbSO₄+2H₂O，根據電池反應式確定溶液中硫酸濃度變化；根據負極上增加質量與轉移電子之間的關系式計算負極板增加的質量．

解答： 解：（1）①閉合K，通直流電，電極C、D及氫氧化鉀溶液構成電解池，根據離子的放電順序，溶液中氫離子、氫氧根離子放電，分別生成氫氣和氧氣，氫氣和氧氣的體積比為2：1，通過圖象知，C極上氣體體積是D極上氣體體積的2倍，所以C極上得氫氣，D極上得到氧氣，故R是負極，S是正極，所以B極是陽極，A極是陰極．
故答案為：負極；正極；
②A極是陰極，電解高錳酸鉀時，在該極上放電的是氫離子，所以該極上堿性增強，酚酞顯紅色，B極是陽極，該極附近發生的電極反應式為：4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，
故答案為：溶液變紅；4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑；
③浸有高錳酸鉀的濾紙和電極A、B與電源也構成了電解池，因為R是負極，S是正極，所以B極是陽極，A極是陰極，電解質溶液中的陰離子高錳酸跟離子向陽極移動，所以B極呈紫色，
故答案為：紫色向B方向移動；
④當C、D里的氣體產生到一定量時，切斷外電源并接通開關K，構成氫氧燃料電池，在燃料電池中，燃料氫氣為負極，氧氣作正極，
故答案為：氫氣和氧氣構成燃料電池；
（2）負極電解反應：Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄ ，正極電極反應：PbO₂+2e^-+4H⁺+2SO₄^2-=PbSO₄+2H₂O，根據電池反應式知，硫酸是反應物，所以隨著反應的進行，硫酸的濃度逐漸減小；
當外電路通過1mol電子時，依據電子守恒計算理論上負極板的質量增加0.5mol×303g/mol-0.5mol×207g/mol=48g；
故答案為：PbO₂+2e^-+4H⁺+SO₄^2-═PbSO₄+2H₂O；小；48．

點評：本題考查了原電池、電解池工作原理，會根據電池反應式及元素化合價變化書寫正負極電極反應式，再結合各個物理量之間的關系式進行計算，題目難度中等．