Question

10．已知：铅蓄电池总反应式为 Pb+PbO₂+2H₂SO₄ $?_{充电}^{放电}$2H₂O+2PbSO₄；镍镉碱性充电电池在放电时，其电极反应为：
正极：2NiO（OH）+2H₂O+2e^-=2Ni（OH）₂+2OH^-
负极：Cd+2OH^--2e^-=Cd（OH）₂
铅蓄电池使用（放电）一段时间后，其内阻明显增大，电压却几乎不变，此时只有充电才能继续使用，而镍镉电池使用一段时间后，其内阻几乎不变．请回答下列问题：
（1）写出铅蓄电池放电时负极的电极反应方程式：Pb+SO₄^2--2e^-=PbSO₄
（2）写出镍镉电池放电时的总反应方程式：Cd+2NiO（OH）+2H₂O=Cd（OH）₂+2Ni（OH）₂
（3）使用铅蓄电池电解精炼铜，如果电解过程中转移了0.2mol电子，请计算：
①铅蓄电池内消耗硫酸的物质的量是0.2mol；
②生产精铜6.4克．

Answer 1

分析 （1）依据铅蓄电池的总反应方程式中元素化合价变化判断，负极失电子发生氧化反应；正极得到电子发生还原反应，负极　Pb+SO₄^2-=PbSO₄+2e^-；正极　PbO₂+4H⁺+SO₄^2-+2e^-=PbSO₄+2H₂O；
（2）依据放电时的正极和负极反应书写放电时的总反应方程式；
（3）①根据铅蓄电池总反应式为 Pb+PbO₂+2H₂SO₄ $?_{充电}^{放电}$2H₂O+2PbSO₄得出，消耗2moL硫酸转移2mol电子计算；
②根据精炼铜阴极反应为Cu²⁺+2e^-=Cu计算．

解答 解：（1）铅蓄电池总的化学方程式为：Pb+PbO₂+2H₂SO₄ $?_{充电}^{放电}$2H₂O+2PbSO₄；铅失电子生成硫酸铅，负极电极反应为：Pb+SO₄^2--2e^-=PbSO₄，故答案为：Pb+SO₄^2--2e^-=PbSO₄；
（2）镍镉碱性充电电池在放电时，正极反应为：2NiO（OH）+2H₂O+2e^-=2Ni（OH）₂+2OH^-，负极反应为：Cd+2OH^--2e^-=Cd（OH）₂，合并得到放电时的总反应方程式为：Cd+2NiO（OH）+2H₂O=Cd（OH）₂+2Ni（OH）₂；
故答案为：Cd+2NiO（OH）+2H₂O=Cd（OH）₂+2Ni（OH）₂；
（3）①由铅蓄电池总反应式为 Pb+PbO₂+2H₂SO₄ $?_{充电}^{放电}$2H₂O+2PbSO₄得出，消耗2moL硫酸转移2mol电子，则电解过程中转移了0.2mol电子，铅蓄电池内消耗硫酸的物质的量是0.2mol，故答案为：0.2；
②因为精炼铜阴极反应为Cu²⁺+2e^-=Cu，所以电解过程中转移了0.2mol电子，则生产精铜6.4g，故答案为：6.4．

点评 本题考查了原电池的原理应用和电解原理应用，电极反应及其相关计算，电池反应是解题关键，题目难度中等．