Question

【題目】如圖是某化學興趣小組探究不同條件下化學能轉變為電能的裝置。請回答下列問題：

（1）當電極a為Al，電極b為Mg，電解質溶液為稀硫酸時，該電池的正極為________ （填元素符號），負極的電極反應式為：__________________。

（2）當電極a為Al，電極b為Mg，電解質溶液為氫氧化鈉溶液時，該電池的正極為____（填元素符號），負極的電極反應式為：__________________ 。

（3）鉛蓄電池是常用的化學電源，其電極材料分別是Pb和PbO2，電解液為硫酸。該電池總反應式為：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。請根據上述情況判斷：

①該蓄電池放電時，電解質溶液中陰離子移向_____（填“正極”或“負極”）；正極附近溶液的酸性_________（填“增強”、“減弱”或“不變”）放電時，負極的電極反應式為：__________________（用離子方程式表示）。

②實驗室用鉛蓄電池作電源電解飽和食鹽水制取氯氣，今若制得0.050 mol Cl2，這時電池內消耗的H2SO4的物質的量至少是____________。氫氧燃料電池具有啟動快、效率高等優點，其能量密度高于鉛蓄電池。若電解質為KOH溶液，則氫氧燃料電池的負極反應式為______________。該電池工作時，外電路每流過1 mol e-，消耗標況下氧氣_________L。

Answer 1

【答案】 Al Mg-2 e－==Mg2+ Mg Al+ 4OH- -3 e－ == AlO2- +2H2O 負極 減弱 Pb - 2e- +SO42－=PbSO4 0.10 mol H2 - 2e- +2OH－= 2H2O（或 2H2 - 4e- +4OH－= 4H2O） 5.6

【解析】(1)Al、Mg、硫酸溶液可構成原電池，鎂比鋁活潑，鎂為負極，鋁為正極，負極上鎂失去電子，正極上水中的氫離子得到電子，發生電池反應為2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，故答案為： Al；Mg-2 e－==Mg2+；

(2)Al、Mg、NaOH溶液可構成原電池，Al為負極，Mg為正極，負極上Al失去電子，正極上水得到電子生成氫氣和氫氧根離子，發生電池反應為2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，故答案為： Mg；Al+ 4OH- -3 e－ == AlO2- +2H2O；

(3)①該蓄電池放電時是原電池，在原電池中，電解質溶液中陰離子移向負極；該電池工作時，鉛蓄電池正極為PbO2，PbO2得電子發生還原反應，電極反應為PbO2+SO42-+2e-+4H+═PbSO4+2H2O，正極附近溶液的酸性減弱；放電時，負極鉛失電子發生氧化反應，負極的電極反應式為Pb - 2e- +SO42－=PbSO4，故答案為：負極；減弱；Pb - 2e- +SO42－=PbSO4；

②根據電子轉移守恒，結合負極：Pb+SO42-=PbSO4+2e-，可知生成0.05mol氯氣時，轉移電子0.1mol，參加反應Pb的物質的量=0.05mol，由正極、負極電極反應式可知，電池總反應為：PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，故消耗硫酸至少為0.05mol×2=0.1mol；燃料與氧氣燃燒的總化學方程式為2H2+O2=2H2O，電解質溶液呈堿性，負極上氫氣失電子生成水，則負極的電極方程式為2H2+4OH--4e-=4H2O；該電池中正極上是氧氣發生得電子的還原反應，其電極反應為：O2+2H2O+4e-=4OH-，則外電路每流過1mol e-，消耗氧氣為mol，所以氧氣的體積為mol×22.4L/mol=5.6L，故答案為：H2 - 2e- +2OH－= 2H2O(或 2H2 - 4e- +4OH－= 4H2O)；5.6。