Question

【題目】化學電源在生產生活中有著廣泛的應用，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銅的鉛板和另一組結構相似的充滿二氧化鉛的鉛板組成，用H2SO4作電解液。放電時總反應為：Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O

① 寫出放電時負極的電極反應式：______________________________；

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

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

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

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

②如把導電介質改為稀H2SO4，則電極反應式為：負極__________________，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因為放電時總反應為：Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O，Pb失電子發生負極反應，產生的Pb2+在H2SO4溶液中結合SO42-生成難溶于水的PbSO4，故其負極反應式為：Pb -2e- + SO42- = PbSO4；②根據電池反應式知，硫酸參加反應，且反應中生成水，導致溶液中氫離子濃度減小，則溶液的pH增大；根據反應Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O，轉移2mol電子時，消耗2mol H2SO4，當外電路上有0.5mol電子通過時，溶液中消耗H2SO4的物質的量為0.5mol；③ 放電完后，對該電池進行充電，在連接電源的負極一端是陰極，陰極發生的電極反應式為：PbSO4 +2e- = Pb + SO42-，則陰極上生成Pb；

（2）① 則負極通入的是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合生成水，則負極電極反應式為：H2 -2e- + 2OH- =2H2O；正極氧氣得電子產生氫氧根離子，電極反應式為：O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-；②如把導電介質改為稀H2SO4，酸性條件下氫氣在負極失電子產生氫離子，電極反應式為：H2 – 2e- = 2H+；氧氣在正極得電子產生的氫氧根離子與氫離子結合生成水，電極反應式為：O2 + 4H+ + 4e－ = 2H2O。