Question

15．鉛蓄電池屬于二次電池，其電極材料分別是Pb和PbO₂，電解質溶液為一定濃度的硫酸，工作時，該電池的總反應為PbO₂+Pb+2H₂SO₄=2PbSO₄+2H₂O；PbSO₄不溶．
（1）該蓄電池工作時負極的電極反應式為Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄
（2）若該電池工作時，電路中有2mol 電子通過，則消耗了H₂SO₄的物質的量為2 mol
（3）將質量相等的鐵棒和石墨棒分別插入CuSO₄溶液中，鐵棒接該蓄電池Pb極，石墨棒接該蓄電池PbO₂極，一段時間后測得鐵棒比石墨棒增加了3.2克，則CuSO₄溶液質量減少（增加、減少）4克；如果要求將CuSO₄溶液恢復成與開始時完全相同的狀態，則可以加入下列物質中的BC
A  CuSO₄溶液     B  CuCO₃固體     C  CuO固體
D  Cu（OH）₂固體   E．Cu固體         F． Cu₂（OH）₂CO₃固體
（4）若用該蓄電池作電源（都用惰性材料做電極）電解400克飽和食鹽水，如果電路內通過電子為1mol時，理論上可得到氯氣在標準狀況下的體積為11.2L．

Answer 1

分析 （1）在該蓄電池工作時負極材料是Pb，Pb失電子生成硫酸鉛；
（2）根據原電池方程式中消耗的硫酸與轉移電子之間的關系計算；
（3）質量相等的鐵棒和石墨棒分別插入CuSO₄溶液中，鐵棒接該蓄電池Pb極，石墨棒接該蓄電池PbO₂極，則Fe為陰極，陰極上銅離子得電子生成Cu；先確定電解時溶液中析出的物質，再加入相應的物質使溶液恢復到原來狀態；
（4）如果電路內通過電子為1mol時，根據電子守恒可以求出氯氣．

解答 解：（1）原電池工作時，負極上失電子發生氧化反應，該反應中Pb失去電子發生氧化反應，所以電極反應式為Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄，
故答案為：Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄；
（2）總反應方程式PbO₂+Pb+2H₂SO₄=2PbSO₄+2H₂O可知：每消耗2mol的硫酸，轉移電子的物質的量是2mol．若該電池工作時，電路中有2 mol 電子通過，則消耗了H₂SO₄的物質的量為2 mol；
故答案為：2mol；
（3）將質量相等的鐵棒和石墨棒分別插入CuSO₄溶液中，鐵棒接該蓄電池Pb極，石墨棒接該蓄電池PbO₂，所以鐵棒為陰極，石墨棒為陽極，電解CuSO₄溶液時，陰極上銅離子得電子生成銅，所以溶液中硫酸銅的質量減小，陽極上失電子析出氧氣；
設電解時，當生成3.2g銅時，生成氧氣的質量為xg．
電解時，電池反應式
2CuSO₄+2H₂O=2Cu+O₂↑+2H₂SO₄
           2×64g    32g
           3.2g      xg
x=0.8，
所以溶液中析出的物質的質量為3.2g+0.8g=4g；
溶液中減少的是Cu元素和O元素，要使溶液恢復到原來狀態，可向溶液中加入氧化銅；碳酸銅和稀硫酸反應生成硫酸銅和水、二氧化碳，實際上溶液增加的量相當于氧化銅，所以要使溶液恢復到原來的狀態，可向溶液中加入氧化銅或碳酸銅故選BC．
故答案為：減少；4；BC；
（4）電解400克飽和食鹽水，如果電路內通過電子為1mol時，由電子守恒可得n（Cl₂）=0.5mol，在標準狀況下該氣體的體積是0.5mol×22.4L/mol=11.2L；
故答案為：11.2L．

點評 本題考查了原電池原理和電解原理的應用，題目難度中等，易錯題是（3）題，注意電解時要想使溶液恢復到原溶液，加入陰陽極上析出元素形成的化合物即可，側重于考查學生的分析能力和計算能力．