Question

14．鉛蓄電池屬于二次電池，其電極材料分別是Pb和PbO₂，電解質(zhì)溶液為一定濃度的硫酸，工作時(shí)，該電池的總反應(yīng)為PbO₂+Pb+2H₂SO₄═2PbSO₄+2H₂O；PbSO₄不溶．
（1）該蓄電池工作時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)式為Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄
（2）將質(zhì)量相等的鐵棒和石墨棒分別插入CuSO₄溶液中，鐵棒接該蓄電池Pb極，石墨棒接該蓄電池PbO₂極，一段時(shí)間后測得鐵棒比石墨棒增加了3.2克，則CuSO₄溶液質(zhì)量減少（增加、減少）4克；如果要求將CuSO₄溶液恢復(fù)成與開始時(shí)完全相同，則可以加入下列物質(zhì)中的BC
A．CuSO₄溶液  B．CuCO₃固體  C．CuO固體  D．Cu（OH）₂固體   E．Cu固體   F． Cu₂（OH）₂CO₃固體
（3）若用該蓄電池作電源（都用惰性材料做電極）電解400克飽和食鹽水，如果電池內(nèi)硫酸的體積為5升，當(dāng)其濃度從1.5mol/L降至1.3mol/L時(shí)，計(jì)算剩余溶液中氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（該溫度下氯化鈉的溶解度為32克）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)原電池工作原理中，負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)；
（2）先確定電解時(shí)溶液中析出的物質(zhì)，再加入相應(yīng)的物質(zhì)使溶液恢復(fù)到原來狀態(tài)；
（3）先根據(jù)硫酸減少的量判斷電子轉(zhuǎn)移的量，再根據(jù)電子轉(zhuǎn)移的物質(zhì)的量計(jì)算減少的氯化鈉的質(zhì)量、溶液減少的質(zhì)量，再根據(jù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)公式計(jì)算即可．

解答 解：（1）原電池工作時(shí)，負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，該反應(yīng)中Pb失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，所以電極反應(yīng)式為PbO₂+Pb+2H₂SO₄=2PbSO₄+2H₂O，
故答案為：Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄；
（2）將質(zhì)量相等的鐵棒和石墨棒分別插入CuSO₄溶液中，鐵棒接該蓄電池Pb極，石墨棒接該蓄電池PbO₂，所以鐵棒為陰極，石墨棒為陽極，陽極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電解CuSO₄溶液時(shí)，陰極上銅離子得電子生成銅，陽極上失電子析出氧氣，所以溶液中析出的物質(zhì)是氧化銅，要使溶液恢復(fù)到原來狀態(tài)，可向溶液中加入氧化銅；碳酸銅和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸銅和水、二氧化碳，實(shí)際上溶液增加的量相當(dāng)于氧化銅，所以要使溶液恢復(fù)到原來的狀態(tài)，可向溶液中加入氧化銅或碳酸銅故選BC．
設(shè)電解時(shí)，當(dāng)生成3.2g銅時(shí)，生成氧氣的質(zhì)量為xg．
電解時(shí)，電池反應(yīng)式
2CuSO₄+2H₂O=2Cu+O₂↑+2H₂SO₄
2×64g 32g
3.2g xg
x=0.8，
所以溶液中析出的物質(zhì)的質(zhì)量為3.2g+0.8g=4g，
故答案為：減少；4；BC；
（3）當(dāng)氫離子的濃度從1.5mol/L降至1.3mol/L時(shí)，轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為5L×（1.5mol/L-1.3mol/L）=1mol，
根據(jù)方程式計(jì)算減少的氯化鈉的質(zhì)量和溶液減少的質(zhì)量；
2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑ 轉(zhuǎn)移電子
117g 71g 2g 2mol
58.5g 35.5g 1g 1mol
所以當(dāng)轉(zhuǎn)移1mol電子時(shí)，氯化鈉的質(zhì)量減少58.5g，溶液析出氯氣35.5g，析出氫氣1g，即溶液的質(zhì)量減少35.5g+1g=36.5g，
所以剩余溶液中氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)=$\frac{\frac{32}{132}×400-58.5}{400-36.5}$=10.6%．
答：剩余溶液中氯化鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10.6%．

點(diǎn)評 本題考查了電解原理，難度不大，易錯(cuò)題是（3）題，注意電解時(shí)要想使溶液恢復(fù)到原溶液，加入陰陽極上析出元素形成的化合物即可．