Question

Ⅰ．将铂丝插入KOH溶液中做电极，并在两极片上分别通入甲烷和氧气，形成一种燃料电池，在该电池反应中，甲烷发生类似于燃烧的反应，根据以上判断：
（1）通甲烷的铂丝为原电池的_______极，发生的电极反应为_______________。
（2）该电池工作时(放电)反应的总化学方程式为___________________________________。
Ⅱ．铅蓄电池是化学电源，它工作时的电池反应为：PbO₂+Pb+2H₂SO₄===2PbSO₄+2H₂O；
试回答：
（3）铅蓄电池正极的电极材料是_____________。
（4）工作时该铅蓄电池负极的电极反应是_____________________。
（5）铅蓄电池工作时，电解质溶液的密度_______(填“减小”“增大”或“不变”，下同)，pH_______。
（6）如果用铅蓄电池做电源电解饱和食盐水制取Cl₂，当制得0．05molCl₂时，在理论上电池内部消耗的H₂SO₄的物质的量是______________。

Answer 1

I （1）负（1分）；CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O（2分）；
（2） CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O（2分）；
（3）PbO₂（1分）；
（4）Pb+SO₄^2--2e^-═PbSO₄（2分）；
（5）减小（1分）；增大（1分）；
（6）0．1mol（1分）。

试题分析：I （1）燃料燃烧时失电子发生氧化反应，原电池的负极上失电子发生氧化反应，所以通甲烷的铂丝为原电池的负极；甲烷燃烧生成二氧化碳和水，二氧化碳是酸性氧化物能和氢氧化钾反应生成碳酸钾和水，所以该电极上的电极反应式为：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；
（2）甲烷失电子发生氧化反应，氧气得电子发生还原反应，氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，所以该反应的电池反应式为：CH₄+2O₂+2OH^-=CO₃^2-+3H₂O。
II．（3）该反应中，PbO₂得电子发生还原反应，发生还原反应的电极是正极，所以PbO₂是正极PbO₂；
（4）放电时，负极上失电子发生氧化反应，根据电池反应式知，铅失电子发生氧化会反应，所以负极上电极反应式为：Pb+SO₄^2--2e^-═PbSO₄；
（5）根据电池反应式知，硫酸参加反应，且反应中生成水，导致溶质的量减少，溶剂的量增大，所以溶液的密度较小，溶液中氢离子浓度减小，则溶液的pH增大，故答案为：减小；增大；
（6）当制得0．05mol Cl₂时，转移电子的物质的量=0．05mol×2=0．1mol，根据PbO₂+Pb+2H₂SO₄ ═2PbSO₄+2H₂O知，当转移电子的物质的量为0．1mol时，消耗硫酸的物质的量=×2=0．1mol。