Question

【題目】鉛蓄電池是典型的可充電電池，正負極是惰性材料，電池總反應式為：Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O，回答下列問題(不考慮氫、氧的氧化還原)：

（1）放電時，正極的電極反應式是________________。當外電路通過2 mol電子時，理論上負極板的質量增加______，電池中消耗硫酸物質的量為______。

（2）在完全放電耗盡PbO2和Pb時，若按下圖連接，電解一段時間后，則在A電極上生成____________，此時鉛蓄電池的正負極的極性將___________。（填“不變”或“對換”）

（3）若用鉛蓄電池電解由NaCl和CuSO4組成的混合溶液，其中c（Na+）=3c（Cu2+）=0.3 mol·L-1，取該混合液100 mL，用石墨做電極進行電解，通電一段時間后，在陰極收集到0.112 L（標準狀況）氣體，則鉛蓄電池中轉移電子的物質的量為_______mol。

Answer 1

【答案】 PbO2＋4H+＋SO42-＋2e-＝PbSO4＋2H2O 96g 2 mol Pb 對換 0.03

【解析】（1）根據總反應式可知放電時，正極二氧化鉛得到電子，電極反應式是PbO2＋4H+＋SO42-＋2e-＝PbSO4＋2H2O。負極電極反應：Pb＋SO42-－2e-＝PbSO4，因此當外電路通過2mol電子時，理論上負極板的質量增加1mol×303g/mol-1mol×207g/mol=96g；根據總反應式可知電池中消耗硫酸物質的量為2mol。（2）在完全放電耗盡PbO2和Pb時，電極上是析出的PbSO4，若按題圖連接B為陽極應是失去電子發生氧化反應，A為陰極是得到電子發生還原反應，實質是電解反應，B電極上發生反應為：PbSO4+2H2O－2e-=PbO2+4H++2SO42-，A電極發生反應為：PbSO4+2e-=Pb+SO42-，所以A電極上生成Pb；B極生成PbO2，此時鉛蓄電池的正負極的極性將對換；（3）用鉛蓄電池電解NaCl和CuSO4組成的混合溶液時，陰極上銅離子先放電，后氫離子放電，c（Na+）＝3c（Cu2+）＝0.3 mol·L-1，即混合溶液中銅離子的濃度是0.1mol/L，100mL混合溶液中n（Cu2+）=0.1mol/L×0.1L=0.01mol，析出0.01mol銅需要轉移0.02mol電子，氫氣的物質的量是0.112L÷22.4L/mol＝0.005mol，陰極上生成氫氣需要轉移電子的物質的量為0.005mol×2=0.01mol，所以電解時轉移的總電子物質的量為0.03mol，串聯電路中轉移電子數相等，所以鉛蓄電池中轉移電子的物質的量是0.03mol。