Question

5．在上海世博园“低碳行动”展区展出了一系列高科技展项，其中包括我国自主创新的纯电动汽车．电动自行车、小汽车等交通工具中都有为其提供电能的铅蓄电池（又称“电瓶”），它的优点是可以充电循环使用．电瓶的正极材料是二氧化铅（PbO₂），负极材料是金属铅（Pb），电瓶内所加液体是溶质质量分数为36%的稀硫酸，放电（为外界供电）时发生反应的化学方程式如下：
PbO₂ （固）+2H₂SO₄+Pb=2PbSO₄↓+2H₂O
当放电时，反应物反应掉一定量后，就会导致电压下降，不能正常使用，这时就必须及时充电．
（1）电瓶在放电时，化学能转化为电能．
（2）假如某个电瓶中铅的质量为1800克，内装36%的稀硫酸1200克，当有310.5克的铅参加反应时，需消耗稀硫酸中溶质多少克？此时电瓶中硫酸溶液溶质的质量分数是多少？（最后结果保留两位小数）

Answer 1

分析 （1）电瓶放电是由于发生了化学变化PbO₂ （固）+2H₂SO₄+Pb=2PbSO₄↓+2H₂O的结果，因此，放电是化学能转化为电能；
（2）根据反应的化学方程式，由参加反应铅的质量310.5g计算消耗掉硫酸的质量及生成水的质量，原硫酸溶液中硫酸质量与消耗硫酸的质量差即反应后溶液中所剩余硫酸的质量，再利用反应后溶液由剩余稀硫酸和生成的水组成计算出反应后电瓶中硫酸溶液的质量，利用溶质质量分数计算公式求出此时电瓶中硫酸溶液溶质的质量分数．

解答 解：（1）放电时的电能由反应PbO₂ （固）+2H₂SO₄+Pb=2PbSO₄↓+2H₂O的反应而产生，因此此过程为化学能转变为电能的过程；
故答案为：化学；
（2）设需消耗硫酸的质量为x，同时生成水的质量为y．
PbO₂（固）+2H₂SO₄+Pb=2PbSO₄↓+2H₂O
                     196      207                 36
                      x      310.5g                y
$\frac{196}{x}=\frac{207}{310.5g}=\frac{36}{y}$
  x=294g，y=54g
36%的稀硫酸1200克稀硫酸中硫酸的质量=1200g×36%=432g，则反应后还剩余硫酸的质量=432g-294g=138g
剩余硫酸溶液的质量=1200g-294g+54g=960g
硫酸溶液溶质的质量分数=$\frac{138g}{960g}$×100%=14.38%
答：需消耗稀硫酸中溶质为294克，此时电瓶中硫酸溶液中溶质的质量分数是14.38%．

点评 解答本题时需要注意，反应只生成硫酸铅沉淀和水，所以反应完成后所得溶液为剩余稀硫酸的质量与生成水的质量和．