题目内容
【题目】电化学应用广泛。请回答下列问题:
(1)自发进行的氧化还原反应可以设计成原电池。若电池放电时的反应式为:2Cu+2H2SO4+O2= 2CuSO4+2H2O,该电池的负极材料为_________;正极的电极反应式为__________________。
(2)燃料电池和二次电池的应用非常广泛。
①如图为甲烷燃料电池的示意图,电池工作时,b极的电极名称为_______;负极的电极反应式为____________;
②铅蓄电池为生活中常用的二次电池。放电时的反应为:PbO2 + Pb+ 2H2SO4 === PbSO4 + 2H2O,铅蓄电池负极的电极反应式为__________;充电时,铅蓄电池的PbO2极应与外加直流电源的__极相连,PbO2极的电极反应式为_________。
(3)以铅蓄电池为电源精炼粗铜(含Fe、Pb、Ag、Au及其他不反应质)时,以硫酸铜溶液为电解质溶液,粗铜做_____极;精炼一段时间后,当阴极增重128 g时,铅蓄电池参加反应的硫酸的物质的量为________。
【答案】 铜或Cu O2+4H++4e-=2H2O 正极 CH4 +10 OH--8e-=CO32-+7 H2O Pb + SO42 - 2e=== PbSO4 正极 PbO2 +4H++SO42 +2e=== PbSO4 + 2H2O 阳 4 mol
【解析】
(1)利用氧化还原反应设计原电池,要在组成原电池的四个基本要素(条件)的框架之内,从氧化还原反应里电子转移的方向入手分析判断,自发进行的氧化还原反应可以设计成原电池。若电池放电时的反应式为:2Cu+2H2SO4+O2= 2CuSO4+2H2O,该电池的负极材料为:铜。正极的电极反应式为:O2+4H++4e-=2H2O 。
(2)①根据图可知通入甲烷的一端为电池的负极,通入氧气的一端为电池的正极,
电池工作时,b极的电极名称为:正极;负极的电极反应式为:CH4 +10 OH--8e-=CO32-+7 H2O ;
②铅蓄电池为生活中常用的二次电池。放电时的反应为:PbO2 + Pb+ 2H2SO4 === PbSO4 + 2H2O,根据氧化还原反应原理,铅蓄电池负极为失电子端,所以电极反应式为:Pb + SO42 - 2e=== PbSO4;充电时为电解池,铅蓄电池的PbO2极应与外加直流电源的:正极相连,PbO2极的电极反应式为:PbO2 +4H++SO42 +2e=== PbSO4 + 2H2O。故答案:正极PbO2 +4H++SO42 +2e=== PbSO4 + 2H2O。
(3)以铅蓄电池为电源精炼粗铜(含Fe、Pb、Ag、Au及其他不反应质)时,以硫酸铜溶液为电解质溶液,粗铜做阳极;精炼一段时间后,当阴极增重128 g时,说明有128g铜生成。转移的电子为4mol,根据PbO2 + Pb+ 2H2SO4 === PbSO4 + 2H2O,则铅蓄电池参加反应的硫酸的物质的量为4mol。所以答案:阳极,4mol。