Question

鉛蓄電池是典型的可充型電池，它的正負極是惰性材料，電池總反應式為：Pb+PbO₂+4H⁺+2SO₄^2-?2PbSO₄+2H₂O
請回答下列問題：
（1）放電時：正極的電極反應式是

PbO₂+2e^-+4H⁺+2SO₄^2-═PbSO₄+2H₂O

；正極區PH值將

變大

（填“變大”“變小”“不變”）；電解液中H₂SO₄的濃度將變

小

；當外電路通過1mol電子時，理論上負極板的質量增加

48

g．
（2）在完全放電耗盡PbO₂和Pb時，若按圖連接，電解一段時間后，則在A電極上生成

Pb

，B電極上生成

PbO₂

，此時鉛蓄電池的正負極的極性將

對換

．
（3）某同學用碳棒、銅棒和稀硫酸為原材料，實現了在通常條件下不能發生的反應：
Cu+H₂SO₄（�。�=CuSO₄+H₂↑．請在方框中畫出能夠實現這一反應的裝置圖．

Answer 1

分析：（1）根據電池反應式知，放電時負極電極反應：Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄ ，正極電極反應：PbO₂+2e^-+4H⁺+2SO₄^2-=PbSO₄+2H₂O，根據電池反應式及電極反應式分析解答；
（2）在完全放電耗盡PbO₂和Pb時，若按如圖連接，該裝置是電解池，鉛板電極為陰極，得電子發生還原反應，二氧化鉛作陽極，失電子發生氧化反應；
（3）要實現Cu+H₂SO₄（�。┄TCuSO₄+H₂↑，應形成電解池反應，銅為陽極，碳為陰極，陽極發生Cu-2e^-=Cu²⁺，陰極發生2H⁺+2e^-=H₂↑．

解答：解：（1）放電時，鉛作負極，二氧化鉛作正極，正極上得電子發生還原反應，所以正極的電極反應式是PbO₂+2e^-+4H⁺+2SO₄^2-=PbSO₄+2H₂O，正極附近離子參加反應導致氫離子濃度減小，溶液的pH增大；
根據電池反應式知，原電池放電時，電解液中H₂SO₄參加反應，所以硫酸濃度將減少；
當外電路通過1mol電子時，依據電子守恒計算理論上負極板的質量增加0.5mol×303g/mol-0.5mol×207g/mol=48g；
故答案為：PbO₂+2e^-+4H⁺+2SO₄^2-=PbSO₄+2H₂O；小；48；
（2）在完全放電耗盡PbO₂和Pb時，若按如圖連接，該裝置是電解池，鉛板電極為陰極，得電子發生還原反應，二氧化鉛作陽極，失電子發生氧化反應，
B電極上發生反應為：PbSO₄+2H₂O-2e^-=PbO₂+4H⁺+2SO₄^2-，A電極發生反應為：PbSO₄=Pb-2e^-+SO₄^2-，所以B電極上生成PbO₂，A極上生成Pb，實現了正負極的對換；
故答案為：Pb；PbO₂；對換；
 （3）要實現Cu+H₂SO₄（�。┄TCuSO₄+H₂↑，應形成電解池反應，銅為陽極，碳為陰極，陽極發生Cu-2e^-=Cu²⁺，陰極發生2H⁺+2e^-=H₂↑，則可發生Cu+H₂SO₄（�。�

電解  .

CuSO₄+H₂↑，裝置圖為，答：裝置為．

點評：本題考查原電池和電解池原理，明確原電池正負極及電解池陰陽極上得失電子即可解答，注意不能自發進行的放熱的氧化還原反應能設計成電解池．