Question

11．（1）观察图A、B、C，回答下列问题：
①把一块纯净的锌片插入装有稀硫酸的烧杯里，可观察到锌片上有气泡，再平行插入一块铜片，可观察到铜片没有（填“有”或“没有”）气泡产生．再用导线把锌片和铜片连接起来（见图A），组成一个原电池，正极的电极反应式为2H⁺+2e^-=H₂↑．
②如果烧杯中最初装入的是500mL 2.2mol•L^-1的稀硫酸溶液，构成铜锌原电池（见图B），当在标准状况下收集到11.2L的氢气时，则此时烧杯内溶液中溶质的物质的量浓度为c（H₂SO₄）=1.2mol/L；c（ZnSO₄）=1mol/L（溶液体积变化忽略不计）．
③如果电极材料分别是铁片和石墨并进行连接，插入氯化钠溶液中（见图C），放置数天后，写出正极的电极反应式：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．当电池的负极质量变化 1.68g时，电池中有0.06mol电子通过．
（2）已知铅蓄电池的电池反应为Pb+PbO₂+2H₂SO₄$?_{充电}^{放电}$2PbSO₄+2H₂O，请写出放电时的电极反应式：负极Pb（s）-2e-+SO₄^2-（aq）=PbSO₄（s）；正极PbO₂（s）+2e^-+SO₄^2-（aq）+4H⁺（aq）=PbSO₄（s）+2H₂O（l）．

Answer 1

分析 （1）①金属铜和硫酸不反应，锌片、铜片和硫酸形成的原电池中，金属铜为正极；
②根据正极反应：2H⁺+2e^-=H₂↑，当在标准状况下收集到11.2L即0.5mol的氢气时，转移电子是1mol，减少的氢离子为1mol，所以剩余的硫酸的浓度为2.2-1=1.2mol/L，负极上的电极反应式为：Zn→Zn²⁺+2e^-，当转移电子1mol时，生成锌离子的量为0.5mol来计算；
③铁片、石墨和氯化钠溶液构成的原电池中，金属铁发生吸氧腐蚀，正极氧气得电子发生还原反应，负极铁失电子生成二价铁发生氧化反应；
（2）放电时，是原电池的工作原理，正极上发生得电子的还原反应；负极上发生失电子的氧化反应；

解答 解：（1）①金属铜和硫酸不反应，不会产生气泡，锌片、铜片和硫酸形成的原电池中，金属铜为正极，该极上氢离子得电子生成氢气，电极反应为：2H⁺+2e^-=H₂↑，故答案为：没有；2H⁺+2e^-=H₂↑；
②根据正极反应：2H⁺+2e^-=H₂↑，当在标准状况下收集到11.2L即0.5mol的氢气时，转移电子是1mol，减少的氢离子为1mol，所以剩余的硫酸的浓度为2.2-1=1.2mol/L，负极上的电极反应式为：Zn→Zn²⁺+2e^-，当转移电子1mol时，生成锌离子的量为0.5mol，所以c（ZnSO₄）=1mol/L，
故答案为：c（H₂SO₄）=1.2mol/L；c（ZnSO₄）=1mol/L；
③铁片、石墨和氯化钠溶液构成的原电池中，金属铁发生吸氧腐蚀，正极上是氧气得电子发生，电极反应为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，负极铁失电子生成二价铁发生氧化反应，所以负极质量变化 1.68g时，电池中有$\frac{1.68}{56}$×2=0.06mol电子通过，故答案为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；0.06；
（2）放电时，正极PbO₂得电子发生还原反应，电极反应式为PbO₂（s）+2e^-+SO₄^2-（aq）+4H⁺（aq）=PbSO₄（s）+2H₂O（l）；负极铅失电子发生氧化反应，电极反应式为Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄，
故答案为：负极Pb（s）-2e-+SO₄^2-（aq）=PbSO₄（s）；正极PbO₂（s）+2e^-+SO₄^2-（aq）+4H⁺（aq）=PbSO₄（s）+2H₂O（l）；

点评 本题考查学生原电池的工作原理知识，影响化学反应速率的因素等，难度中等，题目较为综合，是对学生综合能力的考查．