Question

14．铅蓄电池属于二次电池，其电极材料分别是Pb和PbO₂，电解质溶液为一定浓度的硫酸，工作时，该电池的总反应为PbO₂+Pb+2H₂SO₄═2PbSO₄+2H₂O；PbSO₄不溶．
（1）该蓄电池工作时负极的电极反应式为Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄
（2）将质量相等的铁棒和石墨棒分别插入CuSO₄溶液中，铁棒接该蓄电池Pb极，石墨棒接该蓄电池PbO₂极，一段时间后测得铁棒比石墨棒增加了3.2克，则CuSO₄溶液质量减少（增加、减少）4克；如果要求将CuSO₄溶液恢复成与开始时完全相同，则可以加入下列物质中的BC
A．CuSO₄溶液  B．CuCO₃固体  C．CuO固体  D．Cu（OH）₂固体   E．Cu固体   F． Cu₂（OH）₂CO₃固体
（3）若用该蓄电池作电源（都用惰性材料做电极）电解400克饱和食盐水，如果电池内硫酸的体积为5升，当其浓度从1.5mol/L降至1.3mol/L时，计算剩余溶液中氯化钠的质量分数（该温度下氯化钠的溶解度为32克）．

Answer 1

分析 （1）根据原电池工作原理中，负极上失电子发生氧化反应；
（2）先确定电解时溶液中析出的物质，再加入相应的物质使溶液恢复到原来状态；
（3）先根据硫酸减少的量判断电子转移的量，再根据电子转移的物质的量计算减少的氯化钠的质量、溶液减少的质量，再根据质量分数公式计算即可．

解答 解：（1）原电池工作时，负极上失电子发生氧化反应，该反应中Pb失去电子发生氧化反应，所以电极反应式为PbO₂+Pb+2H₂SO₄=2PbSO₄+2H₂O，
故答案为：Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄；
（2）将质量相等的铁棒和石墨棒分别插入CuSO₄溶液中，铁棒接该蓄电池Pb极，石墨棒接该蓄电池PbO₂，所以铁棒为阴极，石墨棒为阳极，阳极上失电子发生氧化反应，阴极上得电子发生还原反应，电解CuSO₄溶液时，阴极上铜离子得电子生成铜，阳极上失电子析出氧气，所以溶液中析出的物质是氧化铜，要使溶液恢复到原来状态，可向溶液中加入氧化铜；碳酸铜和稀硫酸反应生成硫酸铜和水、二氧化碳，实际上溶液增加的量相当于氧化铜，所以要使溶液恢复到原来的状态，可向溶液中加入氧化铜或碳酸铜故选BC．
设电解时，当生成3.2g铜时，生成氧气的质量为xg．
电解时，电池反应式
2CuSO₄+2H₂O=2Cu+O₂↑+2H₂SO₄
2×64g 32g
3.2g xg
x=0.8，
所以溶液中析出的物质的质量为3.2g+0.8g=4g，
故答案为：减少；4；BC；
（3）当氢离子的浓度从1.5mol/L降至1.3mol/L时，转移的电子的物质的量为5L×（1.5mol/L-1.3mol/L）=1mol，
根据方程式计算减少的氯化钠的质量和溶液减少的质量；
2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑ 转移电子
117g 71g 2g 2mol
58.5g 35.5g 1g 1mol
所以当转移1mol电子时，氯化钠的质量减少58.5g，溶液析出氯气35.5g，析出氢气1g，即溶液的质量减少35.5g+1g=36.5g，
所以剩余溶液中氯化钠的质量分数=$\frac{\frac{32}{132}×400-58.5}{400-36.5}$=10.6%．
答：剩余溶液中氯化钠的质量分数为10.6%．

点评 本题考查了电解原理，难度不大，易错题是（3）题，注意电解时要想使溶液恢复到原溶液，加入阴阳极上析出元素形成的化合物即可．