Question

（1）已知CH₄（g）的燃烧热为△H=-890kJ/mol．请写出表示CH₄（g）的燃烧热的热化学方程式

 

．
以此反应设计成碱性燃料电池，则正极反应的电极方程式是

 

．
（2）铅蓄电池，是一种典型的可充电电池，电池总反应式为：Pb+PbO₂+4H⁺+2SO₄^2-

充电

放电

2PbSO₄+2H₂O，在充电时阴极的电极方程式是

 

．
（3）用惰性电极电解一杯500mL0.1mol/L CuSO₄溶液，阳极反应的电极方程式是

 

．当0.005mol物质在阴极析出时（设此过程中溶液的体积不改变），溶液pH为

 

．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理

专题：电化学专题

分析：（1）根据燃烧热结合热化学反应方程式的书写规则书写；
燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应，正极上氧化剂得电子发生还原反应；
（2）放电时，负极上铅失电子发生氧化反应，正极上二氧化铅得电子发生还原反应，充电时，阴极上硫酸铅得电子发生还原反应，阳极上硫酸铅失电子发生氧化反应；
（3）用惰性电极电解硫酸铜溶液时，阳极上氢氧根离子放电，阴极上铜离子放电生成铜；根据铜和氢离子之间的关系式计算氢离子浓度，最后根据pH计算溶液的pH．

解答： 解：（1）CH₄（g）的燃烧热为△H=-890kJ/mol，则甲烷的燃烧热化学方程式为：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890kJ/mol，
通入甲烷的一极为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，通入氧气的一极为电池的正极，发生还原反应，电极方程式为O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案为：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890kJ/mol；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（2）充电时，阳极上电极反应式为PbSO₄-2e^-+2H₂O=PbO₂+SO₄^2-+4H⁺，阴极上电极反应式为PbSO₄+2e^-=Pb+SO₄^2-，故答案为：PbSO₄+2e^-=Pb+SO₄^2-；
（3）阳极上电极反应式为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，阴极上的电极反应为：Cu²⁺+2e^-═Cu，电池反应式为：2CuSO₄+2H₂O

电解  .

2Cu+O₂ ↑+2H₂SO₄，阴极上析出铜，根据方程式知n（Cu）=n（H₂SO₄）=0.005mol，则溶液中氢离子浓度=

0.005mol×2

0.5L

=0.02mol/L，pH=-lg0.02=2-lg2=1.7
故答案为：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；1.7或2-lg2．

点评：本题考查了原电池和电解池原理，明确离子放电顺序是解本题关键，根据各个电极上发生的反应来分析解答，注意：充电电池中，原电池正负极电极反应式为电解池阳阴极电极反应式的逆反应，题目难度不大．