Question

【題目】電池有廣泛的用途。

Ⅰ．依據氧化還原反應：Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag設計的原電池如圖所示。請回答下列問題：

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

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

（3）外電路中的電子是從_____極流向_____極。（填“正”或“負”）

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

Ⅱ．鉛蓄電池是化學電源，它工作時的電池總反應為：PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。試回答：

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

（6）工作時該蓄電池正極的電極反應式是___________。

（7）鉛蓄電池工作時，電解質溶液的密度________(填“增大”、“減小”或“不變”)，負極質量____ (填“增大”、“減小”或“不變”)。

Ⅲ．某研究性學習小組根據反應2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O設計如下原電池，其中甲、乙兩燒杯中各物質的物質的量濃度均為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”)，發生________反應。

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

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

（11）若不考慮溶液的體積變化，MnSO4濃度變為1.5 mol·L－1，則反應中轉移的電子為________mol。

Answer 1

【答案】銅 硝酸銀溶液 Ag＋＋e－===Ag 負(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．由反應方程式可知，該原電池的電極反應式為：正極：2Ag++2e-═2Ag，負極：Cu-2e-═Cu2+，所以X極的材料應為Cu，電解質溶液Y應為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-移向負極（Cu極）；

Ⅱ．（5）鉛蓄電池放電時，正極上得電子發生還原反應，根據反應類型確定正極；

（6）鉛蓄電池放電時，負極上失電子發生氧化反應；

（7）電解時硫酸參加反應且生成水，根據電解質溶液的濃度變化判斷溶液密度及負極質量的變化；

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

（9）電池工作時，陰離子向負極移動；

（10）甲燒杯中的電極發生還原反應；乙燒杯中的電極發生氧化反應；

（11）溶液中的MnSO4濃度由1mol·L-1變為1.5mol·L-1，計算物質的量，結合化合價的變化可計算轉移電子的物質的量。

（1）由反應“2Ag+（aq）+Cu（s）═Cu2+（aq）+2Ag（s）”可知，在反應中，Cu被氧化，失電子，應為原電池的負極，Ag+在正極上得電子被還原，電解質溶液為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，電極反應為Ag++e=Ag，故答案為：Ag++e-=Ag。

（3）原電池中，電子從負極經外電路流向正極，本題中由Cu極經外電路流向Ag極，故答案為：負(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，根據原電池反應式中元素化合價變化知，Pb中Pb元素化合價由0價變為+2價，所以Pb作負極，故答案為：Pb。

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

（7）鉛蓄電池工作時，硫酸參加反應生成硫酸鉛同時生成水，導致硫酸濃度降低、密度減小，該鉛蓄電池負極上Pb失電子發生氧化反應，電極反應為：Pb+SO42--2e-═PbSO4，所以負極質量增大，故答案為：減小；增大。

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

（9）電池工作時，SO42-向負極移動，即向乙燒杯移動，故答案為：乙。

（10）甲燒杯中的電極反應式為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變為1.5mol·L-1，由于溶液的體積未變，則反應過程中生成的MnSO4的物質的量為0.5mol·L-1×0.2L=0.1mol，轉移的電子為0.1mol×5=0.5mol。故答案為：0.5。