Question

Ⅰ．將鉑絲插入KOH溶液中做電極，并在兩極片上分別通入甲烷和氧氣，形成一種燃料電池，在該電池反應(yīng)中，甲烷發(fā)生類似于燃燒的反應(yīng)，根據(jù)以上判斷：
（1）通甲烷的鉑絲為原電池的_______極，發(fā)生的電極反應(yīng)為_______________。
（2）該電池工作時(shí)(放電)反應(yīng)的總化學(xué)方程式為___________________________________。
Ⅱ．鉛蓄電池是化學(xué)電源，它工作時(shí)的電池反應(yīng)為：PbO₂+Pb+2H₂SO₄===2PbSO₄+2H₂O；
試回答：
（3）鉛蓄電池正極的電極材料是_____________。
（4）工作時(shí)該鉛蓄電池負(fù)極的電極反應(yīng)是_____________________。
（5）鉛蓄電池工作時(shí)，電解質(zhì)溶液的密度_______(填“減小”“增大”或“不變”，下同)，pH_______。
（6）如果用鉛蓄電池做電源電解飽和食鹽水制取Cl₂，當(dāng)制得0．05molCl₂時(shí)，在理論上電池內(nèi)部消耗的H₂SO₄的物質(zhì)的量是______________。

Answer 1

I （1）負(fù)（1分）；CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O（2分）；
（2） CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O（2分）；
（3）PbO₂（1分）；
（4）Pb+SO₄^2--2e^-═PbSO₄（2分）；
（5）減小（1分）；增大（1分）；
（6）0．1mol（1分）。

解析試題分析：I （1）燃料燃燒時(shí)失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，原電池的負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，所以通甲烷的鉑絲為原電池的負(fù)極；甲烷燃燒生成二氧化碳和水，二氧化碳是酸性氧化物能和氫氧化鉀反應(yīng)生成碳酸鉀和水，所以該電極上的電極反應(yīng)式為：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；
（2）甲烷失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，氧氣得電子和水反應(yīng)生成氫氧根離子，所以該反應(yīng)的電池反應(yīng)式為：CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O。
II．（3）該反應(yīng)中，PbO₂得電子發(fā)生還原反應(yīng)，發(fā)生還原反應(yīng)的電極是正極，所以PbO₂是正極PbO₂；
（4）放電時(shí)，負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，根據(jù)電池反應(yīng)式知，鉛失電子發(fā)生氧化會(huì)反應(yīng)，所以負(fù)極上電極反應(yīng)式為：Pb+SO₄^2--2e^-═PbSO₄；
（5）根據(jù)電池反應(yīng)式知，硫酸參加反應(yīng)，且反應(yīng)中生成水，導(dǎo)致溶質(zhì)的量減少，溶劑的量增大，所以溶液的密度較小，溶液中氫離子濃度減小，則溶液的pH增大，故答案為：減小；增大；
（6）當(dāng)制得0．05mol Cl₂時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=0．05mol×2=0．1mol，根據(jù)PbO₂+Pb+2H₂SO₄ ═2PbSO₄+2H₂O知，當(dāng)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0．1mol時(shí)，消耗硫酸的物質(zhì)的量=×2=0．1mol。
考點(diǎn)：考查原電池原理。正、負(fù)電極判斷、電極反應(yīng)式的書寫即電子守恒計(jì)算。