题目内容
【题目】I.铅蓄电池是典型的可充型电池,它的正负极隔板是惰性材料,电池总反应式为:Pb+PbO2+2 H2SO42PbSO4+2H2O,请完成下列问题:
(1)放电时:正极的电极反应式是____________________;电解液中H2SO4的浓度将变_______(填“大”或者“小”);当外电路通过1 mol电子时,理论上负极板的质量增加_________________g。
(2)在完全放电耗尽PbO2和Pb时,若按如下图1连接,充电一段时间后,则在A电极上生成__________、B电极上生成__________,这种充电连接方式是否正确?_______(填“是”或者“否”)
(3)某同学设计利用电解法制取漂白液或Fe(OH)2的实验装置如上图2所示。若通过电解饱和食盐水来制漂白液,则b为电源的_____极,该装置中发生的总反应方程式为_____________________
若用于制Fe(OH)2,使用硫酸钠作电解质溶液,阳极选用_____________材料作电极。
II.已知一种锌铁电池的反应为:3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH,该电池放电时,正极反应式为_______________________
【答案】PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O小48PbPbO2否正NaCl+H2ONaClO+H2铁FeO42-+4H2O+3 e-==Fe(OH)3+5OH-
【解析】
I. (1) 电池总反应式为:Pb+PbO2+2 H2SO42PbSO4+2H2O,,写出电极反应为:负极电极反应:Pb-2e-+SO42-=PbSO4,正极电极反应:PbO2+2e-+4H++SO42-= PbSO4+2H2O,由方程式可以知道反应消耗硫酸,则电解液中H2SO4的浓度将减少;当外电路通过1mol电子时,根据电子守恒计算理论上负极板的质量增加0.5mol×303g/mol-0.5mol×207g/mol=48g;
因此,本题正确答案是:PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O;小;48;
(2)在完全放电耗尽PbO2和Pb时,电极上是析出的PbSO4,若按题右图连接,B为阳极,应是失去电子发生氧化反应,A为阴极,是得到电子发生还原反应,实质是电解反应,B电极上发生反应为: PbSO4+2H2O-2e-= PbO2+4H++SO42- ,A电极发生反应为:PbSO4+2e-= Pb+SO42-,所以A电极上生成Pb,B极生成PbO2;这种充电连接方式是不正确的,应对换,
因此,本题正确答案是:Pb;PbO2;否;
(3) 电解饱和食盐水时,阴极上析出氢气,阳极上析出氯气,氯气和氢氧化钠反应生成次氯酸钠,次氯酸钠是漂白液的有效成分,B电极上生成氯气,氯气的密度小于溶液的密度,所以生成的氯气上升,能和氢氧化钠溶液充分的接反应生成次氯酸钠,即B极是阳极,所以b为电源正极,该装置中发生的总反应方程式为NaCl+H2ONaClO+H2↑;
若用于制Fe(OH) 2 ,使用硫酸钠做电解质溶液,阴极上氢离子放电生成氢气,如果阳极是惰性电极,阳极上氢氧根离子放电生成氧气得不到氢氧化亚铁,所以阳极上应该是铁失电子生成亚铁离子,亚铁离子和氢氧化钠反应生成氢氧化亚铁,故采用金属Fe作阳极,
因此,本题正确答案是:正;NaCl+H2ONaClO+H2↑;铁;
II.原电池中正极得到电子,发生还原反应。根据总的方程式可知,K2FeO4是氧化剂,在正极得到电子发生还原反应,电极反应式是FeO42-+4H2O+3 e-==Fe(OH)3+5OH-;
因此,本题正确答案是:FeO42-+4H2O+3 e-==Fe(OH)3+5OH-。