题目内容

已知铅蓄电池的工作原理为Pb+PbO2+2H2SO4
放电
充电
2PbSO4+2H2O，现设计如图1所示装置进行电解（电解液足量），测得当铅蓄电池中转移0.4mol电子时铁电极的质量减小11.2g．请回答下列问题：

（1）A是铅蓄电池的
负
负
（填“正”或“负”）极，铅蓄电池的正极反应式为
PbO2+4H++SO42-+2e-═PbSO4+2H2O
PbO2+4H++SO42-+2e-═PbSO4+2H2O
．
（2）Ag电极上的反应式为
2H++2e-═H2↑
2H++2e-═H2↑
，析出的物质共
0.4
0.4
g．
（3）Cu电极上的反应式为
Cu-2e-═Cu2+
Cu-2e-═Cu2+
，CuSO4溶液的浓度
不变
不变
（填“减小”、“增大”或“不变”）．
（4）如图2表示电解时某个量（纵坐标x）随时间变化的曲线，这个量x最有可能表示的是
b
b
（填序号）．
a．两个U形管中析出的气体体积
b．两个U形管中阳极质量的减少量
c．两个U形管中阴极质量的增加量．
分析：（1）当铅蓄电池中转移0.4mol电子时铁电极的质量减小11.2g，说明铁作阳极，银作阴极，连接原电池负极的电极作阴极，连接原电池正极的电极作阳极，原电池负极上失电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应；
（2）银作阴极，电解稀硫酸时，阴极上氢离子放电生成氢气，根据转移电子守恒计算；
（3）铜作阳极，阳极上铜失电子发生氧化反应，阴极上析出铜，所以该装置是电镀池；
（4）电解时，a．右边U形管不析出气体；
b．铜的摩尔质量大于铁；
c．左边U形管析出氢气，右边U形管析出铜．
解答：解：（1）当铅蓄电池中转移0.4mol电子时铁电极的质量减小11.2g，说明铁作阳极，银作阴极，阴极连接原电池负极，所以A是负极，B是正极，正极上二氧化铅得电子发生还原反应，电极反应式为PbO2+4H++SO42-+2e-═PbSO4+2H2O，
故答案为：负；PbO2+4H++SO42-+2e-═PbSO4+2H2O；
（2）银作阴极，电解稀硫酸时，阴极上氢离子放电生成氢气，电极反应式为2H++2e-═H2↑，生成氢气的质量=
0.4mol
2
×2g/mol=0.4mol，
故答案为：2H++2e-═H2↑；0.4；
（3）铜作阳极，阳极上铜失电子发生氧化反应，电极反应式为Cu-2e-═Cu2+，阴极上析出铜，所以该装置是电镀池，电解质溶液中铜离子浓度不变，
故答案为：Cu-2e-═Cu2+；不变；　
（4）a．右边U形管不析出气体，左边U形管析出气体，所以稀硫酸析出气体体积大于硫酸铜溶液，故错误；
b．当转移相等电子时，溶解金属的物质的量相等，铜的摩尔质量大于铁，所以右边U形管阳极减少的质量大于左边U形管阳极减少的质量，故正确；
c．当转移相等电子时，析出物质的物质的量相等，但铜的摩尔质量大于氢气，所以左边U形管析出氢气的质量小于右边U形管析出铜的质量，故错误；
故答案为：b．
点评：本题考查了原电池和电解池原理，正确判断原电池正负极是解本题关键，根据离子放电顺序确定阴阳极电极反应，并结合得失电子守恒解答，难度中等．
练习册系列答案
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(8分)某同学用铅蓄电池作电源，用石墨做电极电解500 mL某浓度的CuSO4溶液，观察到A电极表面有红色固体物质生成，当溶液中原有溶质完全电解后，停止通电，取出A电极，洗涤、干燥、称量，电极增重1.6 g。已知铅蓄电池的工作原理为：
Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O
请按要求回答下列问题：
(1)电解CuSO4溶液的化学方程式                                  　　　，
(2)当反应过程中转移的电子为0.02mol时，铅蓄电池内消耗硫酸的物质的量为 mol。
(3)电解前CuSO4溶液的物质的量浓度为             。
(4)若电解前后溶液的体积不变，电解后溶液的pH=    
(5)写出铅蓄电池负极的电极反应式：                  

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请按要求回答下列问题：
（1）A电极为电解池的_____极，B电极上产生的气体为_________。
（2）电解前AgNO3溶液的物质的量浓度为____________。
（3）当反应过程中转移的电子为0.01mol时，铅蓄电池内消耗硫酸的物质的量为
        mol。
（4）铅蓄电池放电时，负极质量______，正极质量_________，电解液的pH_____(填“增大”、“减小”或“不变”)。

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