Question

【题目】电化学应用广泛。请回答下列问题：

（1）自发进行的氧化还原反应可以设计成原电池。若电池放电时的反应式为：2Cu＋2H2SO4＋O2= 2CuSO4＋2H2O，该电池的负极材料为_______；正极的电极反应式为____________。

（2）燃料电池和二次电池的应用非常广泛。

①如图为甲烷燃料电池的示意图，则负极的电极反应式为_____________________；

②铅蓄电池为生活中常用的二次电池。放电时的反应为：PbO2 +Pb+2H2SO4=2PbSO4 + 2H2O，铅蓄电池负极的电极反应式为_____；充电时，铅蓄电池的PbO2极应与外加直流电源的____极相连。

（3）以铅蓄电池为电源精炼粗铜(含Fe、Pb、Ag、Au及其他不反应物质)时，以硫酸铜溶液为电解质溶液，粗铜做____极；精炼一段时间后，当阴极增重128 g时，铅蓄电池参加反应的硫酸的物质的量为____mol。

Answer 1

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

【解析】

根据原电池、燃料电池、铅蓄电池原理判断正负极及书写相关电极反应式；根据电解精炼铜原理分析阴阳极、结合电子守恒进行相关计算。

（1）原电池中负极失去电子，发生氧化反应，化合价升高，根据总反应知，Cu化合价升高，则该电池的负极材料为Cu；正极得电子，发生还原反应，正极的电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O；

（2）①如图所示该电池为碱性燃料电池，甲烷作负极，失电子后结合氢氧根生成碳酸根，则负极的电极反应式为：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O；

②根据总反应分析知，放电时，铅蓄电池负极失去电子，化合价升高，电极反应式为：Pb +SO42--2e-=PbSO4；充电时，铅蓄电池的PbO2极要转化为Pb，发生还原反应，所以应与外加直流电源的正极相连；

（3）精炼时，粗铜要被溶解发生氧化反应，所以做阳极；当阴极增重128 g时，n(Cu)==2mol，阴极电极反应为Cu2++2e-=Cu，由总反应PbO2 +Pb+2H2SO4=2PbSO4 + 2H2O~2e-得：n（硫酸）=n(e-)=2mol×2=4mol。