Question

【題目】電池有廣泛的用途。

Ⅰ．依據(jù)氧化還原反應(yīng)：Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag設(shè)計(jì)的原電池如圖所示。請(qǐng)回答下列問題：

（1）電極X的材料是________________，電解質(zhì)溶液Y是____________。

（2）銀電極的電極反應(yīng)式是______________________________。

（3）外電路中的電子是從_____極流向_____極。（填“正”或“負(fù)”）

（4）該原電池的正極是____________，還可以選用__________________等材料。

Ⅱ．鉛蓄電池是化學(xué)電源，它工作時(shí)的電池總反應(yīng)為：PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。試回答：

（5）蓄電池負(fù)極的電極材料是_____________________（填“PbO2”或“Pb”）。

（6）工作時(shí)該蓄電池正極的電極反應(yīng)式是___________。

（7）鉛蓄電池工作時(shí)，電解質(zhì)溶液的密度________(填“增大”、“減小”或“不變”)，負(fù)極質(zhì)量____ (填“增大”、“減小”或“不變”)。

Ⅲ．某研究性學(xué)習(xí)小組根據(jù)反應(yīng)2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O設(shè)計(jì)如下原電池，其中甲、乙兩燒杯中各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度均為1 mol·L－1，溶液的體積均為200 mL，鹽橋中裝有飽和K2SO4溶液。

回答下列問題：

（8）此原電池的正極是石墨________(填“a”或“b”)，發(fā)生________反應(yīng)。

（9）電池工作時(shí)，鹽橋中的SO移向________(填“甲”或“乙”)燒杯。

（10）甲燒杯中的電極反應(yīng)式為________________________________。

（11）若不考慮溶液的體積變化，MnSO4濃度變?yōu)?.5 mol·L－1，則反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子為________mol。

Answer 1

【答案】銅 硝酸銀溶液 Ag＋＋e－===Ag 負(fù)(或銅) 正(或銀) 銀 鉑、石墨等合理即可 Pb PbO2＋4H＋＋SO42—＋2e－=PbSO4＋2H2O 減小 增大 a 還原 乙 MnO4—＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O 0.5

【解析】

Ⅰ．由反應(yīng)方程式可知，該原電池的電極反應(yīng)式為：正極：2Ag++2e-═2Ag，負(fù)極：Cu-2e-═Cu2+，所以X極的材料應(yīng)為Cu，電解質(zhì)溶液Y應(yīng)為AgNO3溶液，外電路中的電子從Cu極流向Ag極．鹽橋中的K+移向正極（Ag極）；NO3-移向負(fù)極（Cu極）；

Ⅱ．（5）鉛蓄電池放電時(shí)，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)反應(yīng)類型確定正極；

（6）鉛蓄電池放電時(shí)，負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；

（7）電解時(shí)硫酸參加反應(yīng)且生成水，根據(jù)電解質(zhì)溶液的濃度變化判斷溶液密度及負(fù)極質(zhì)量的變化；

Ⅲ．（8）反應(yīng)2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4═2MnSO4+5Fe2（SO4）3+K2SO4+8H2O可知，KMnO4作氧化劑，發(fā)生還原反應(yīng)；

（9）電池工作時(shí)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)；

（10）甲燒杯中的電極發(fā)生還原反應(yīng)；乙燒杯中的電極發(fā)生氧化反應(yīng)；

（11）溶液中的MnSO4濃度由1mol·L-1變?yōu)?/span>1.5mol·L-1，計(jì)算物質(zhì)的量，結(jié)合化合價(jià)的變化可計(jì)算轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量。

（1）由反應(yīng)“2Ag+（aq）+Cu（s）═Cu2+（aq）+2Ag（s）”可知，在反應(yīng)中，Cu被氧化，失電子，應(yīng)為原電池的負(fù)極，Ag+在正極上得電子被還原，電解質(zhì)溶液為AgNO3溶液，故答案為：Cu；硝酸銀溶液。

（2）正極為活潑性較弱的Ag，Ag+在正極上得電子被還原，電極反應(yīng)為Ag++e=Ag，故答案為：Ag++e-=Ag。

（3）原電池中，電子從負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，本題中由Cu極經(jīng)外電路流向Ag極，故答案為：負(fù)(或銅)，正(或銀)。

（4）該原電池的正極為活潑性較弱的Ag，Ag電極作正極可以被鉑、石墨等代替，故答案為：銀；鉑、石墨等。

（5）鉛蓄電池中，根據(jù)原電池反應(yīng)式中元素化合價(jià)變化知，Pb中Pb元素化合價(jià)由0價(jià)變?yōu)?/span>+2價(jià)，所以Pb作負(fù)極，故答案為：Pb。

（6）工作時(shí)，該鉛蓄電池正極上PbO2得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為PbO2+SO42-+2e-+4H+═PbSO4+2H2O，故答案為：PbO2+SO42-+2e-+4H+═PbSO4+2H2O。

（7）鉛蓄電池工作時(shí)，硫酸參加反應(yīng)生成硫酸鉛同時(shí)生成水，導(dǎo)致硫酸濃度降低、密度減小，該鉛蓄電池負(fù)極上Pb失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為：Pb+SO42--2e-═PbSO4，所以負(fù)極質(zhì)量增大，故答案為：減��；增大。

（8）根據(jù)題目提供的總反應(yīng)方程式可知，KMnO4作氧化劑，發(fā)生還原反應(yīng)，故石墨a是正極，故答案為：a；還原。

（9）電池工作時(shí)，SO42-向負(fù)極移動(dòng)，即向乙燒杯移動(dòng)，故答案為：乙。

（10）甲燒杯中的電極反應(yīng)式為MnO4-+5e-+8H+═Mn2++4H2O；故答案為：MnO4-+5e-+8H+═Mn2++4H2O。

（11）溶液中的MnSO4濃度由1mol·L-1變?yōu)?/span>1.5mol·L-1，由于溶液的體積未變，則反應(yīng)過程中生成的MnSO4的物質(zhì)的量為0.5mol·L-1×0.2L=0.1mol，轉(zhuǎn)移的電子為0.1mol×5=0.5mol。故答案為：0.5。