Question

【題目】化學(xué)電源在生產(chǎn)生活中有著廣泛的應(yīng)用，請回答下列問題：

（1）電動汽車上用的鉛蓄電池是以一組充滿海綿狀態(tài)銅的鉛板和另一組結(jié)構(gòu)相似的充滿二氧化鉛的鉛板組成，用H2SO4作電解液。放電時總反應(yīng)為：Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O

① 寫出放電時負(fù)極的電極反應(yīng)式：______________________________；

② 鉛蓄電池放電時，溶液的pH將_________（填增大、減小或不變）。當(dāng)外電路上有0.5mol電子通過時，溶液中消耗H2SO4的物質(zhì)的量為___________。

③ 放電完后，對該電池進(jìn)行充電，在連接電源的負(fù)極一端生成________。(填“Pb”或“PbO2”)

（2）下圖是某宇宙飛船中使用的氫氧燃料電池。其導(dǎo)電介質(zhì)為KOH，總反應(yīng)為：2H2 + O2=2H2O。

① 則負(fù)極通入的是_______，(填“H2”或“O2”)負(fù)極電極反應(yīng)式為：_______________________，正極電極反應(yīng)式為：______________________。

②如把導(dǎo)電介質(zhì)改為稀H2SO4，則電極反應(yīng)式為：負(fù)極__________________，正極______________。

Answer 1

【答案】 Pb -2e- + SO42- = PbSO4 增大 0.5mol Pb H2 H2 -2e- + 2OH- =2H2O O2 + 4e- + 2H2O = 4OH- H2 – 2e- = 2H+ O2 + 4H+ + 4e－ = 2H2O

【解析】（1）①因?yàn)榉烹姇r總反應(yīng)為：Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O，Pb失電子發(fā)生負(fù)極反應(yīng)，產(chǎn)生的Pb2+在H2SO4溶液中結(jié)合SO42-生成難溶于水的PbSO4，故其負(fù)極反應(yīng)式為：Pb -2e- + SO42- = PbSO4；②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)致溶液中氫離子濃度減小，則溶液的pH增大；根據(jù)反應(yīng)Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O，轉(zhuǎn)移2mol電子時，消耗2mol H2SO4，當(dāng)外電路上有0.5mol電子通過時，溶液中消耗H2SO4的物質(zhì)的量為0.5mol；③ 放電完后，對該電池進(jìn)行充電，在連接電源的負(fù)極一端是陰極，陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式為：PbSO4 +2e- = Pb + SO42-，則陰極上生成Pb；

（2）① 則負(fù)極通入的是H2，堿性條件下氫氣失去電子生成的氫離子與氫氧根離子結(jié)合生成水，則負(fù)極電極反應(yīng)式為：H2 -2e- + 2OH- =2H2O；正極氧氣得電子產(chǎn)生氫氧根離子，電極反應(yīng)式為：O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-；②如把導(dǎo)電介質(zhì)改為稀H2SO4，酸性條件下氫氣在負(fù)極失電子產(chǎn)生氫離子，電極反應(yīng)式為：H2 – 2e- = 2H+；氧氣在正極得電子產(chǎn)生的氫氧根離子與氫離子結(jié)合生成水，電極反應(yīng)式為：O2 + 4H+ + 4e－ = 2H2O。