Question

Ⅰ．將鉑絲插入KOH溶液中做電極，并在兩極片上分別通入甲烷和氧氣，形成一種燃料電池，在該電池反應中，甲烷發生類似于燃燒的反應，根據以上判斷：
（1）通甲烷的鉑絲為原電池的_______極，發生的電極反應為_______________。
（2）該電池工作時(放電)反應的總化學方程式為___________________________________。
Ⅱ．鉛蓄電池是化學電源，它工作時的電池反應為：PbO₂+Pb+2H₂SO₄===2PbSO₄+2H₂O；
試回答：
（3）鉛蓄電池正極的電極材料是_____________。
（4）工作時該鉛蓄電池負極的電極反應是_____________________。
（5）鉛蓄電池工作時，電解質溶液的密度_______(填“減小”“增大”或“不變”，下同)，pH_______。
（6）如果用鉛蓄電池做電源電解飽和食鹽水制取Cl₂，當制得0．05molCl₂時，在理論上電池內部消耗的H₂SO₄的物質的量是______________。

Answer 1

I （1）負（1分）；CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O（2分）；
（2） CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O（2分）；
（3）PbO₂（1分）；
（4）Pb+SO₄^2--2e^-═PbSO₄（2分）；
（5）減小（1分）；增大（1分）；
（6）0．1mol（1分）。

試題分析：I （1）燃料燃燒時失電子發生氧化反應，原電池的負極上失電子發生氧化反應，所以通甲烷的鉑絲為原電池的負極；甲烷燃燒生成二氧化碳和水，二氧化碳是酸性氧化物能和氫氧化鉀反應生成碳酸鉀和水，所以該電極上的電極反應式為：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；
（2）甲烷失電子發生氧化反應，氧氣得電子發生還原反應，氧氣得電子和水反應生成氫氧根離子，所以該反應的電池反應式為：CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O。
II．（3）該反應中，PbO₂得電子發生還原反應，發生還原反應的電極是正極，所以PbO₂是正極PbO₂；
（4）放電時，負極上失電子發生氧化反應，根據電池反應式知，鉛失電子發生氧化會反應，所以負極上電極反應式為：Pb+SO₄^2--2e^-═PbSO₄；
（5）根據電池反應式知，硫酸參加反應，且反應中生成水，導致溶質的量減少，溶劑的量增大，所以溶液的密度較小，溶液中氫離子濃度減小，則溶液的pH增大，故答案為：減小；增大；
（6）當制得0．05mol Cl₂時，轉移電子的物質的量=0．05mol×2=0．1mol，根據PbO₂+Pb+2H₂SO₄ ═2PbSO₄+2H₂O知，當轉移電子的物質的量為0．1mol時，消耗硫酸的物質的量=×2=0．1mol。