Question

【题目】电池有广泛的用途。

Ⅰ．依据氧化还原反应：Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag设计的原电池如图所示。请回答下列问题：

（1）电极X的材料是________________，电解质溶液Y是____________。

（2）银电极的电极反应式是______________________________。

（3）外电路中的电子是从_____极流向_____极。（填“正”或“负”）

（4）该原电池的正极是____________，还可以选用__________________等材料。

Ⅱ．铅蓄电池是化学电源，它工作时的电池总反应为：PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。试回答：

（5）蓄电池负极的电极材料是_____________________（填“PbO2”或“Pb”）。

（6）工作时该蓄电池正极的电极反应式是___________。

（7）铅蓄电池工作时，电解质溶液的密度________(填“增大”、“减小”或“不变”)，负极质量____ (填“增大”、“减小”或“不变”)。

Ⅲ．某研究性学习小组根据反应2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1 mol·L－1，溶液的体积均为200 mL，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。

回答下列问题：

（8）此原电池的正极是石墨________(填“a”或“b”)，发生________反应。

（9）电池工作时，盐桥中的SO移向________(填“甲”或“乙”)烧杯。

（10）甲烧杯中的电极反应式为________________________________。

（11）若不考虑溶液的体积变化，MnSO4浓度变为1.5 mol·L－1，则反应中转移的电子为________mol。

Answer 1

【答案】铜 硝酸银溶液 Ag＋＋e－===Ag 负(或铜) 正(或银) 银 铂、石墨等合理即可 Pb PbO2＋4H＋＋SO42—＋2e－=PbSO4＋2H2O 减小 增大 a 还原 乙 MnO4—＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O 0.5

【解析】

Ⅰ．由反应方程式可知，该原电池的电极反应式为：正极：2Ag++2e-═2Ag，负极：Cu-2e-═Cu2+，所以X极的材料应为Cu，电解质溶液Y应为AgNO3溶液，外电路中的电子从Cu极流向Ag极．盐桥中的K+移向正极（Ag极）；NO3-移向负极（Cu极）；

Ⅱ．（5）铅蓄电池放电时，正极上得电子发生还原反应，根据反应类型确定正极；

（6）铅蓄电池放电时，负极上失电子发生氧化反应；

（7）电解时硫酸参加反应且生成水，根据电解质溶液的浓度变化判断溶液密度及负极质量的变化；

Ⅲ．（8）反应2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4═2MnSO4+5Fe2（SO4）3+K2SO4+8H2O可知，KMnO4作氧化剂，发生还原反应；

（9）电池工作时，阴离子向负极移动；

（10）甲烧杯中的电极发生还原反应；乙烧杯中的电极发生氧化反应；

（11）溶液中的MnSO4浓度由1mol·L-1变为1.5mol·L-1，计算物质的量，结合化合价的变化可计算转移电子的物质的量。

（1）由反应“2Ag+（aq）+Cu（s）═Cu2+（aq）+2Ag（s）”可知，在反应中，Cu被氧化，失电子，应为原电池的负极，Ag+在正极上得电子被还原，电解质溶液为AgNO3溶液，故答案为：Cu；硝酸银溶液。

（2）正极为活泼性较弱的Ag，Ag+在正极上得电子被还原，电极反应为Ag++e=Ag，故答案为：Ag++e-=Ag。

（3）原电池中，电子从负极经外电路流向正极，本题中由Cu极经外电路流向Ag极，故答案为：负(或铜)，正(或银)。

（4）该原电池的正极为活泼性较弱的Ag，Ag电极作正极可以被铂、石墨等代替，故答案为：银；铂、石墨等。

（5）铅蓄电池中，根据原电池反应式中元素化合价变化知，Pb中Pb元素化合价由0价变为+2价，所以Pb作负极，故答案为：Pb。

（6）工作时，该铅蓄电池正极上PbO2得电子发生还原反应，电极反应为PbO2+SO42-+2e-+4H+═PbSO4+2H2O，故答案为：PbO2+SO42-+2e-+4H+═PbSO4+2H2O。

（7）铅蓄电池工作时，硫酸参加反应生成硫酸铅同时生成水，导致硫酸浓度降低、密度减小，该铅蓄电池负极上Pb失电子发生氧化反应，电极反应为：Pb+SO42--2e-═PbSO4，所以负极质量增大，故答案为：减小；增大。

（8）根据题目提供的总反应方程式可知，KMnO4作氧化剂，发生还原反应，故石墨a是正极，故答案为：a；还原。

（9）电池工作时，SO42-向负极移动，即向乙烧杯移动，故答案为：乙。

（10）甲烧杯中的电极反应式为MnO4-+5e-+8H+═Mn2++4H2O；故答案为：MnO4-+5e-+8H+═Mn2++4H2O。

（11）溶液中的MnSO4浓度由1mol·L-1变为1.5mol·L-1，由于溶液的体积未变，则反应过程中生成的MnSO4的物质的量为0.5mol·L-1×0.2L=0.1mol，转移的电子为0.1mol×5=0.5mol。故答案为：0.5。