Question

【題目】新能源汽車所用蓄電池分為鉛酸蓄電池、二次鋰電池、空氣電池等類型。請回答下列問題：

(1)2019年諾貝爾化學(xué)獎授予了為鋰離子電池發(fā)展做出貢獻(xiàn)的約翰·班寧斯特·古迪納夫等三位科學(xué)家。如圖所示為水溶液鋰離子電池體系。放電時，電池的負(fù)極是_______（填a或b），溶液中Li+從______遷移（填“a向b”或“b向a”）。

(2)鉛酸蓄電池是最常見的二次電池，電壓穩(wěn)定，安全可靠，價格低廉，應(yīng)用廣泛。電池總反應(yīng)為Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)＋2H2O(l)

①放電時，正極的電極反應(yīng)式是________________________，電解質(zhì)溶液中硫酸的濃度_____（填“增大”、“減小”或“不變”），當(dāng)外電路通過0.5 mol e－時，理論上負(fù)極板的質(zhì)量增加_______g。

②用該蓄電池作電源，進(jìn)行粗銅（含Ag、Pt、Au等雜質(zhì)）的電解精煉。如下圖所示，電解液c選用________溶液，A電極的材料是_______，B電極反應(yīng)式是_________。

③用該蓄電池作電源，A、B為石墨電極，c為氯化鈉溶液，進(jìn)行電解。如上圖所示，則A電極產(chǎn)生的氣體是________，B電極附近溶液的pH_____（填“增大”、“減小”或“不變”）。

Answer 1

【答案】b b向a PbO2+2e-+4H++2SO42-═PbSO4+2H2O 減小 24 CuSO4（CuCl2等） 粗銅 Cu2++2e-=Cu 氯氣 增大

【解析】

（1）由題給裝置圖可知，鋰電極為原電池的負(fù)極，放電時，溶液中陽離子由負(fù)極向正極遷移；

（2）①由電池總反應(yīng)式可知，Pb電極是負(fù)極，Pb失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，PbO2是正極，PbO2得電子發(fā)生還原反應(yīng)；

②電解精煉銅時，粗銅應(yīng)作陽極，精銅作陰極；

③接通電路后，該裝置為電解池，由題給裝置圖可知，電流流入的A電極為陽極，B電極為陰極。

（1）由題給裝置圖可知，b電極為原電池的負(fù)極，a電極為原電池的正極，放電時，溶液中Li＋由負(fù)極向正極遷移，即從b向a遷移，故答案為：b；b向a；

（2）①由電池總反應(yīng)式可知，Pb電極是負(fù)極，Pb失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Pb-2e-+SO42-═PbSO4，PbO2是正極，PbO2得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式是PbO2+2e-+4H++2SO42-═PbSO4+2H2O；放電時，消耗H2SO4，則電解液中H2SO4的濃度將減少；當(dāng)外電路通過0.5mol電子時，依據(jù)電子守恒計算理論上負(fù)極板的質(zhì)量增加0.25mol×303g/mol-0.25mol×207g/mol=24g，故答案為：PbO2+2e-+4H++2SO42-═PbSO4+2H2O；減小；24；

②電解精煉銅時，粗銅應(yīng)作陽極，精銅作陰極，由題給裝置圖可知，電流流入的A電極為粗銅精煉的陽極，B電極為陰極，則A電極為粗銅，B電極為精銅，電解液為可溶性銅鹽，如硫酸銅或氯化銅等，陰極上銅離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Cu2++2e-=Cu，故答案為：CuSO4（CuCl2等）；粗銅；Cu2++2e-=Cu；

③接通電路后，該裝置為電解池，由題給裝置圖可知，電流流入的A電極為陽極，B電極為陰極，氯離子在陽極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，水電離出的氫離子在陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，破壞水的電離平衡，使陰極區(qū)云集大量氫氧根離子，使溶液呈堿性，故答案為：氯氣；增大。