Question

【題目】電化學應用廣泛。請回答下列問題：

（1）自發進行的氧化還原反應可以設計成原電池。若電池放電時的反應式為：2Cu＋2H2SO4＋O2= 2CuSO4＋2H2O，該電池的負極材料為_________；正極的電極反應式為__________________。

（2）燃料電池和二次電池的應用非常廣泛。

①如圖為甲烷燃料電池的示意圖，電池工作時，b極的電極名稱為_______；負極的電極反應式為____________；

②鉛蓄電池為生活中常用的二次電池。放電時的反應為：PbO2 + Pb+ ２H2SO4 === PbSO4 + 2H2O，鉛蓄電池負極的電極反應式為__________；充電時，鉛蓄電池的PbO2極應與外加直流電源的__極相連，PbO2極的電極反應式為_________。

（3）以鉛蓄電池為電源精煉粗銅(含Fe、Pb、Ag、Au及其他不反應質)時，以硫酸銅溶液為電解質溶液，粗銅做_____極；精煉一段時間后，當陰極增重128 g時，鉛蓄電池參加反應的硫酸的物質的量為________。

Answer 1

【答案】 銅或Cu O2＋4H＋＋4e－＝2H2O 正極 CH4 ＋10 OH－－8e－＝CO32－＋7 H2O Pb + SO42 - 2e=== PbSO4 正極 PbO2 ＋4H＋＋SO42 ＋2e=== PbSO4 ＋ 2H2O 陽 4 mol

【解析】

（1）利用氧化還原反應設計原電池，要在組成原電池的四個基本要素(條件)的框架之內，從氧化還原反應里電子轉移的方向入手分析判斷，自發進行的氧化還原反應可以設計成原電池。若電池放電時的反應式為：2Cu＋2H2SO4＋O2= 2CuSO4＋2H2O，該電池的負極材料為：銅。正極的電極反應式為：O2＋4H＋＋4e－＝2H2O 。

（2）①根據圖可知通入甲烷的一端為電池的負極，通入氧氣的一端為電池的正極，

電池工作時，b極的電極名稱為：正極；負極的電極反應式為：CH4 ＋10 OH－－8e－＝CO32－＋7 H2O ；

②鉛蓄電池為生活中常用的二次電池。放電時的反應為：PbO2 + Pb+ ２H2SO4 === PbSO4 + 2H2O，根據氧化還原反應原理，鉛蓄電池負極為失電子端，所以電極反應式為：Pb + SO42 - 2e=== PbSO4；充電時為電解池，鉛蓄電池的PbO2極應與外加直流電源的：正極相連，PbO2極的電極反應式為：PbO2 ＋4H＋＋SO42 ＋2e=== PbSO4 ＋ 2H2O。故答案：正極PbO2 ＋4H＋＋SO42 ＋2e=== PbSO4 ＋ 2H2O。

（3）以鉛蓄電池為電源精煉粗銅(含Fe、Pb、Ag、Au及其他不反應質)時，以硫酸銅溶液為電解質溶液，粗銅做陽極；精煉一段時間后，當陰極增重128 g時，說明有128g銅生成。轉移的電子為4mol,根據PbO2 + Pb+ ２H2SO4 === PbSO4 + 2H2O，則鉛蓄電池參加反應的硫酸的物質的量為4mol。所以答案：陽極，4mol。