Question

5．鉛蓄電池是典型的可充電電池，電池的兩極材料分別是Pb、PbO₂，電解質H₂SO₄．請回答下列問題．
（1）放電時，正極的電極反應式是PbO₂+2e^-+4H⁺+SO₄^2-=PbSO₄+2H₂O，正極附近的PH變化變大（填變大、變小、不變）；當外電路通過2mol電子時，理論上負極板的質量增加96g．
（2）在完全放電耗盡PbO₂和Pb時，若按圖連接充電，則a是正極，A極的電極反應PbSO₄+2H₂O-2e^-=PbO₂+4H⁺+2SO₄^2-．充電結束，使用該電池電解AgNO₃溶液，當有2.16g析出時，鉛蓄電池內消耗硫酸物質的量為：
A.0.01mol      B.0.1mol      C.0.02mol     D.0.2mol．

Answer 1

分析 （1）根據電池反應式知，放電時負極電極反應：Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄ ，正極電極反應：PbO₂+2e^-+4H⁺+SO₄^2-=PbSO₄+2H₂O，根據電池反應式及電極反應式分析解答；
（2）在完全放電耗盡PbO₂和Pb時，若按如圖連接，該裝置是電解池，鉛板電極為陰極，得電子發生還原反應，二氧化鉛作陽極，失電子發生氧化反應；鉛蓄電池中的電池反應式為PbO₂+Pb+2H₂SO₄ =2PbSO₄+2H₂O，根據原電池和電解池中轉移電子數相等計算消耗硫酸的物質的量．

解答 解：（1）放電時，鉛作負極，二氧化鉛作正極，正極上得電子發生還原反應，所以正極的電極反應式是PbO₂+2e^-+4H⁺+2SO₄^2-=PbSO₄+2H₂O；
根據電池反應式知，原電池放電時，電解液中H₂SO₄參加反應，所以硫酸濃度將減少，pH變大，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；變大；96；
（2）在完全放電耗盡PbO₂和Pb時，若按如圖連接，該裝置是電解池，鉛板電極為陰極，得電子發生還原反應，二氧化鉛作陽極，失電子發生氧化反應，
B電極上發生反應為：PbSO₄+2H₂O-2e^-=PbO₂+4H⁺+SO₄^2-，A電極發生反應為PbSO₄=Pb-2e^-+SO₄^2-，a為正極，b為負極，所以B電極上生成PbO₂，A極上生成Pb，
電解AgNO₃溶液有2.16g析出時，解：n（Ag）=$\frac{2.16g}{108g/mol}$=0.02mol，轉移電子0.02mol，鉛蓄電池放電時總反應為Pb+PbO₂+2H₂SO₄=2PbSO₄↓+2H₂O，當轉移2mol電子時消耗硫酸為2mol，則轉移電子為0.02mol時，消耗0.02molH₂SO₄，故答案為：正；PbSO₄+2H₂O-2e^-=PbO₂+4H⁺+2SO₄^2-；C．

點評 本題考查了鉛蓄電池的工作原理和電極反應的書寫，關鍵是原電池中的電極消耗完后電極上是硫酸鉛，接通電源進行電解反應，注意把握原電池的總反應，為解答（2）題的關鍵．