Question

9．已知铅蓄电池的工作原理为Pb+PbO₂+2H₂SO₄$?_{充电}^{放电}$2PbSO₄+2H₂O，现用如图1装置进行电解（电解液足量），测得当铅蓄电池中转移0.4mol电子时铁电极的质量减少11.2g．
请回答下列问题．
（1）铅蓄电池在放电时的负极反应式为Pb+SO₄^2--2e^-=PbSO₄
（2）A是铅蓄电池的负极，Ag电极的电极反应式是2H⁺+2e^-═H₂↑
该电极的电极产物共0.4g．
（3）CuSO₄溶液的浓度不变（填“减小”、“增大”或“不变”）
（4）如图2表示电解进行过程中某个量（纵坐标x）随时间的变化曲线，则x表示b．
a．各U形管中产生的气体的体积
b．各U形管中阳极质量的减少量
c．各U形管中阴极质量的增加量．

Answer 1

分析 （1）铅蓄电池在放电时的负极为Pb失电子发生氧化反应；
（2）当铅蓄电池中转移0.4mol电子时铁电极的质量减小11.2g，说明铁作阳极，银作阴极，连接原电池负极的电极作阴极，连接原电池正极的电极作阳极，银作阴极，电解稀硫酸时，阴极上氢离子放电生成氢气，根据转移电子守恒计算；
（3）铜作阳极，阳极上铜失电子发生氧化反应，阴极上析出铜，所以该装置是电镀池；
（4）电解时，a．右边U形管不析出气体；
b．铜的摩尔质量大于铁；
c．左边U形管析出氢气，右边U形管析出铜．

解答 解：（1）铅蓄电池在放电时的负极为Pb失电子发生氧化反应，反应式为：Pb+SO₄^2--2e^-=PbSO₄；故答案为：Pb+SO₄^2--2e^-=PbSO₄；
（2）当铅蓄电池中转移0.4mol电子时铁电极的质量减小11.2g，说明铁作阳极，银作阴极，阴极连接原电池负极，所以A是负极，B是正极，银作阴极，电解稀硫酸时，阴极上氢离子放电生成氢气，电极反应式为2H⁺+2e^-═H₂↑，生成氢气的质量=$\frac{0.4mol}{2}$×2g/mol=0.4g，
故答案为：负；2H⁺+2e^-═H₂↑；0.4；
（3）铜作阳极，阳极上铜失电子发生氧化反应，电极反应式为Cu-2e^-═Cu²⁺，阴极上析出铜，所以该装置是电镀池，电解质溶液中铜离子浓度不变，
故答案为：不变；　
（4）a．右边U形管不析出气体，左边U形管析出气体，所以稀硫酸析出气体体积大于硫酸铜溶液，故错误；
b．当转移相等电子时，溶解金属的物质的量相等，铜的摩尔质量大于铁，所以右边U形管阳极减少的质量大于左边U形管阳极减少的质量，故正确；
c．当转移相等电子时，析出物质的物质的量相等，但铜的摩尔质量大于氢气，所以左边U形管析出氢气的质量小于右边U形管析出铜的质量，故错误；
故答案为：b．

点评 本题考查了原电池和电解池原理，正确判断原电池正负极是解本题关键，根据离子放电顺序确定阴阳极电极反应，并结合得失电子守恒解答，难度中等．