Question

10．已知：鉛蓄電池總反應式為 Pb+PbO₂+2H₂SO₄ $?_{充電}^{放電}$2H₂O+2PbSO₄；鎳鎘堿性充電電池在放電時，其電極反應為：
正極：2NiO（OH）+2H₂O+2e^-=2Ni（OH）₂+2OH^-
負極：Cd+2OH^--2e^-=Cd（OH）₂
鉛蓄電池使用（放電）一段時間后，其內阻明顯增大，電壓卻幾乎不變，此時只有充電才能繼續使用，而鎳鎘電池使用一段時間后，其內阻幾乎不變．請回答下列問題：
（1）寫出鉛蓄電池放電時負極的電極反應方程式：Pb+SO₄^2--2e^-=PbSO₄
（2）寫出鎳鎘電池放電時的總反應方程式：Cd+2NiO（OH）+2H₂O=Cd（OH）₂+2Ni（OH）₂
（3）使用鉛蓄電池電解精煉銅，如果電解過程中轉移了0.2mol電子，請計算：
①鉛蓄電池內消耗硫酸的物質的量是0.2mol；
②生產精銅6.4克．

Answer 1

分析 （1）依據鉛蓄電池的總反應方程式中元素化合價變化判斷，負極失電子發生氧化反應；正極得到電子發生還原反應，負極　Pb+SO₄^2-=PbSO₄+2e^-；正極　PbO₂+4H⁺+SO₄^2-+2e^-=PbSO₄+2H₂O；
（2）依據放電時的正極和負極反應書寫放電時的總反應方程式；
（3）①根據鉛蓄電池總反應式為 Pb+PbO₂+2H₂SO₄ $?_{充電}^{放電}$2H₂O+2PbSO₄得出，消耗2moL硫酸轉移2mol電子計算；
②根據精煉銅陰極反應為Cu²⁺+2e^-=Cu計算．

解答 解：（1）鉛蓄電池總的化學方程式為：Pb+PbO₂+2H₂SO₄ $?_{充電}^{放電}$2H₂O+2PbSO₄；鉛失電子生成硫酸鉛，負極電極反應為：Pb+SO₄^2--2e^-=PbSO₄，故答案為：Pb+SO₄^2--2e^-=PbSO₄；
（2）鎳鎘堿性充電電池在放電時，正極反應為：2NiO（OH）+2H₂O+2e^-=2Ni（OH）₂+2OH^-，負極反應為：Cd+2OH^--2e^-=Cd（OH）₂，合并得到放電時的總反應方程式為：Cd+2NiO（OH）+2H₂O=Cd（OH）₂+2Ni（OH）₂；
故答案為：Cd+2NiO（OH）+2H₂O=Cd（OH）₂+2Ni（OH）₂；
（3）①由鉛蓄電池總反應式為 Pb+PbO₂+2H₂SO₄ $?_{充電}^{放電}$2H₂O+2PbSO₄得出，消耗2moL硫酸轉移2mol電子，則電解過程中轉移了0.2mol電子，鉛蓄電池內消耗硫酸的物質的量是0.2mol，故答案為：0.2；
②因為精煉銅陰極反應為Cu²⁺+2e^-=Cu，所以電解過程中轉移了0.2mol電子，則生產精銅6.4g，故答案為：6.4．

點評 本題考查了原電池的原理應用和電解原理應用，電極反應及其相關計算，電池反應是解題關鍵，題目難度中等．