Question

已知鉛蓄電池的工作原理為Pb+PbO₂+2H₂SO₄

放電

充電

2PbSO₄+2H₂O，現(xiàn)設(shè)計(jì)如圖1所示裝置進(jìn)行電解（電解液足量），測得當(dāng)鉛蓄電池中轉(zhuǎn)移0.4mol電子時(shí)鐵電極的質(zhì)量減小11.2g．請回答下列問題：

（1）A是鉛蓄電池的

負(fù)

（填“正”或“負(fù)”）極，鉛蓄電池的正極反應(yīng)式為

PbO₂+4H⁺+SO₄^2-+2e^-═PbSO₄+2H₂O

．
（2）Ag電極上的反應(yīng)式為

2H⁺+2e^-═H₂↑

，析出的物質(zhì)共

0.4

g．
（3）Cu電極上的反應(yīng)式為

Cu-2e^-═Cu²⁺

，CuSO₄溶液的濃度

不變

（填“減小”、“增大”或“不變”）．
（4）如圖2表示電解時(shí)某個量（縱坐標(biāo)x）隨時(shí)間變化的曲線，這個量x最有可能表示的是

b

（填序號）．
a．兩個U形管中析出的氣體體積
b．兩個U形管中陽極質(zhì)量的減少量
c．兩個U形管中陰極質(zhì)量的增加量．

Answer 1

分析：（1）當(dāng)鉛蓄電池中轉(zhuǎn)移0.4mol電子時(shí)鐵電極的質(zhì)量減小11.2g，說明鐵作陽極，銀作陰極，連接原電池負(fù)極的電極作陰極，連接原電池正極的電極作陽極，原電池負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)；
（2）銀作陰極，電解稀硫酸時(shí)，陰極上氫離子放電生成氫氣，根據(jù)轉(zhuǎn)移電子守恒計(jì)算；
（3）銅作陽極，陽極上銅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極上析出銅，所以該裝置是電鍍池；
（4）電解時(shí)，a．右邊U形管不析出氣體；
b．銅的摩爾質(zhì)量大于鐵；
c．左邊U形管析出氫氣，右邊U形管析出銅．

解答：解：（1）當(dāng)鉛蓄電池中轉(zhuǎn)移0.4mol電子時(shí)鐵電極的質(zhì)量減小11.2g，說明鐵作陽極，銀作陰極，陰極連接原電池負(fù)極，所以A是負(fù)極，B是正極，正極上二氧化鉛得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為PbO₂+4H⁺+SO₄^2-+2e^-═PbSO₄+2H₂O，
故答案為：負(fù)；PbO₂+4H⁺+SO₄^2-+2e^-═PbSO₄+2H₂O；
（2）銀作陰極，電解稀硫酸時(shí)，陰極上氫離子放電生成氫氣，電極反應(yīng)式為2H⁺+2e^-═H₂↑，生成氫氣的質(zhì)量=

0.4mol

2

×2g/mol=0.4mol，
故答案為：2H⁺+2e^-═H₂↑；0.4；
（3）銅作陽極，陽極上銅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Cu-2e^-═Cu²⁺，陰極上析出銅，所以該裝置是電鍍池，電解質(zhì)溶液中銅離子濃度不變，
故答案為：Cu-2e^-═Cu²⁺；不變；　
（4）a．右邊U形管不析出氣體，左邊U形管析出氣體，所以稀硫酸析出氣體體積大于硫酸銅溶液，故錯誤；
b．當(dāng)轉(zhuǎn)移相等電子時(shí)，溶解金屬的物質(zhì)的量相等，銅的摩爾質(zhì)量大于鐵，所以右邊U形管陽極減少的質(zhì)量大于左邊U形管陽極減少的質(zhì)量，故正確；
c．當(dāng)轉(zhuǎn)移相等電子時(shí)，析出物質(zhì)的物質(zhì)的量相等，但銅的摩爾質(zhì)量大于氫氣，所以左邊U形管析出氫氣的質(zhì)量小于右邊U形管析出銅的質(zhì)量，故錯誤；
故答案為：b．

點(diǎn)評：本題考查了原電池和電解池原理，正確判斷原電池正負(fù)極是解本題關(guān)鍵，根據(jù)離子放電順序確定陰陽極電極反應(yīng)，并結(jié)合得失電子守恒解答，難度中等．