Question

【題目】電化學應用廣泛。請回答下列問題：

（1）自發(fā)進行的氧化還原反應可以設計成原電池。若電池放電時的反應式為：2Cu＋2H2SO4＋O2= 2CuSO4＋2H2O，該電池的負極材料為_______；正極的電極反應式為____________。

（2）燃料電池和二次電池的應用非常廣泛。

①如圖為甲烷燃料電池的示意圖，則負極的電極反應式為_____________________；

②鉛蓄電池為生活中常用的二次電池。放電時的反應為：PbO2 +Pb+2H2SO4=2PbSO4 + 2H2O，鉛蓄電池負極的電極反應式為_____；充電時，鉛蓄電池的PbO2極應與外加直流電源的____極相連。

（3）以鉛蓄電池為電源精煉粗銅(含Fe、Pb、Ag、Au及其他不反應物質)時，以硫酸銅溶液為電解質溶液，粗銅做____極；精煉一段時間后，當陰極增重128 g時，鉛蓄電池參加反應的硫酸的物質的量為____mol。

Answer 1

【答案】銅或Cu O2+4e-+4H+=2H2O CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O Pb +SO42--2e-=PbSO4 正 陽 4

【解析】

根據原電池、燃料電池、鉛蓄電池原理判斷正負極及書寫相關電極反應式；根據電解精煉銅原理分析陰陽極、結合電子守恒進行相關計算。

（1）原電池中負極失去電子，發(fā)生氧化反應，化合價升高，根據總反應知，Cu化合價升高，則該電池的負極材料為Cu；正極得電子，發(fā)生還原反應，正極的電極反應式為：O2+4e-+4H+=2H2O；

（2）①如圖所示該電池為堿性燃料電池，甲烷作負極，失電子后結合氫氧根生成碳酸根，則負極的電極反應式為：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O；

②根據總反應分析知，放電時，鉛蓄電池負極失去電子，化合價升高，電極反應式為：Pb +SO42--2e-=PbSO4；充電時，鉛蓄電池的PbO2極要轉化為Pb，發(fā)生還原反應，所以應與外加直流電源的正極相連；

（3）精煉時，粗銅要被溶解發(fā)生氧化反應，所以做陽極；當陰極增重128 g時，n(Cu)==2mol，陰極電極反應為Cu2++2e-=Cu，由總反應PbO2 +Pb+2H2SO4=2PbSO4 + 2H2O~2e-得：n（硫酸）=n(e-)=2mol×2=4mol。