Question

1．鉛蓄電池是常用的化學電源，其電極材料分別是Pb和PbO₂，電解液為稀硫酸．放電時，該電池總反應式為：Pb+PbO₂+2H₂SO₄ $?_{充電}^{放電}$2PbSO₄+2H₂O．請根據上述情況判斷：
（1）該蓄電池的負極材料是Pb，放電時發生氧化（填“氧化”或“還原”）反應．
（2）該蓄電池放電時，電解質溶液的酸性減小（填“增大”、“減小”或“不變”），電解質溶液中陰離子移向負（填“正”或“負”）極．
（3）已知硫酸鉛為不溶于水的白色固體，生成時附著在電極上．試寫出該電池放電時，正極的電極反應PbO₂+SO₄^2-+2e^-+4H⁺═PbSO₄+2H₂O（用離子方程式表示）．
（4）氫氧燃料電池具有啟動快、效率高等優點，其能量密度高于鉛蓄電池．若電解質為KOH溶液，則氫氧燃料電池的負極反應式為2H₂+4OH^-=4H₂O+4e^-；，正極電極反應為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，該電池工作時，外電路每流過1×10³ mol e^-，消耗標況下氧氣5.6L．

Answer 1

分析 （1）鉛蓄電池中，負極上金屬失電子化合價升高；
（2）鉛蓄電池工作時，硫酸參加反應生成硫酸鉛，溶液中氫離子濃度降低，陰離子向負極移動；
（3）工作時，該鉛蓄電池正極上PbO₂得電子發生還原反應；
（4）堿性條件下，負極氫氣失電子生成水；根據轉移電子相等進行計算．

解答 解：（1）鉛蓄電池中，根據原電池反應式中元素化合價變化知，Pb中Pb元素化合價由0價變為+2價，被氧化發生氧化反應，所以Pb作負極，故答案為：Pb；氧化；（2）鉛蓄電池工作時，硫酸參加反應生成硫酸鉛同時生成水，導致硫酸濃度降低、酸性減小，原電池放電時陰離子向負極移動，故答案為：減小；負；
（3）工作時，該鉛蓄電池正極上PbO₂得電子發生還原反應，電極反應為PbO₂+SO₄^2-+2e^-+4H⁺═PbSO₄+2H₂O，
答案為：PbO₂+SO₄^2-+2e^-+4H⁺═PbSO₄+2H₂O；
（4）燃料與氧氣燃燒的總化學方程式為2H₂+O₂=2H₂O，電解質溶液呈堿性，負極上氫氣失電子生成水，則負極的電極方程式為2H₂+4OH^--4e^-=4H₂O；該電池中正極上是氧氣發生得電子的還原反應，其電極反應為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，則外電路每流過1×10³ mol e^-，消耗氧氣為$\frac{1}{4}$×10³ mol，所以氧氣的體積為$\frac{1}{4}$×10³ mol×22.4L/mol=5.6×10³L=5.6m³；故答案為：2H₂+4OH^-=4H₂O+4e^-；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；5.6．

點評 本題考查原電池工作原理的應用，題目難度中等，注意把握電極方程式的書寫方法，首先考慮原電池反應所依據的氧化還原反應，再考慮產物與電解質溶液的反應．