Question

【题目】如图是某化学兴趣小组探究不同条件下化学能转变为电能的装置。请回答下列问题：

（1）当电极a为Al，电极b为Mg，电解质溶液为稀硫酸时，该电池的正极为________ （填元素符号），负极的电极反应式为：__________________。

（2）当电极a为Al，电极b为Mg，电解质溶液为氢氧化钠溶液时，该电池的正极为____（填元素符号），负极的电极反应式为：__________________ 。

（3）铅蓄电池是常用的化学电源，其电极材料分别是Pb和PbO2，电解液为硫酸。该电池总反应式为：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。请根据上述情况判断：

①该蓄电池放电时，电解质溶液中阴离子移向_____（填“正极”或“负极”）；正极附近溶液的酸性_________（填“增强”、“减弱”或“不变”）放电时，负极的电极反应式为：__________________（用离子方程式表示）。

②实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取氯气，今若制得0.050 mol Cl2，这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是____________。氢氧燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于铅蓄电池。若电解质为KOH溶液，则氢氧燃料电池的负极反应式为______________。该电池工作时，外电路每流过1 mol e-，消耗标况下氧气_________L。

Answer 1

【答案】 Al Mg-2 e－==Mg2+ Mg Al+ 4OH- -3 e－ == AlO2- +2H2O 负极 减弱 Pb - 2e- +SO42－=PbSO4 0.10 mol H2 - 2e- +2OH－= 2H2O（或 2H2 - 4e- +4OH－= 4H2O） 5.6

【解析】(1)Al、Mg、硫酸溶液可构成原电池，镁比铝活泼，镁为负极，铝为正极，负极上镁失去电子，正极上水中的氢离子得到电子，发生电池反应为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，故答案为： Al；Mg-2 e－==Mg2+；

(2)Al、Mg、NaOH溶液可构成原电池，Al为负极，Mg为正极，负极上Al失去电子，正极上水得到电子生成氢气和氢氧根离子，发生电池反应为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，故答案为： Mg；Al+ 4OH- -3 e－ == AlO2- +2H2O；

(3)①该蓄电池放电时是原电池，在原电池中，电解质溶液中阴离子移向负极；该电池工作时，铅蓄电池正极为PbO2，PbO2得电子发生还原反应，电极反应为PbO2+SO42-+2e-+4H+═PbSO4+2H2O，正极附近溶液的酸性减弱；放电时，负极铅失电子发生氧化反应，负极的电极反应式为Pb - 2e- +SO42－=PbSO4，故答案为：负极；减弱；Pb - 2e- +SO42－=PbSO4；

②根据电子转移守恒，结合负极：Pb+SO42-=PbSO4+2e-，可知生成0.05mol氯气时，转移电子0.1mol，参加反应Pb的物质的量=0.05mol，由正极、负极电极反应式可知，电池总反应为：PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，故消耗硫酸至少为0.05mol×2=0.1mol；燃料与氧气燃烧的总化学方程式为2H2+O2=2H2O，电解质溶液呈碱性，负极上氢气失电子生成水，则负极的电极方程式为2H2+4OH--4e-=4H2O；该电池中正极上是氧气发生得电子的还原反应，其电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-，则外电路每流过1mol e-，消耗氧气为mol，所以氧气的体积为mol×22.4L/mol=5.6L，故答案为：H2 - 2e- +2OH－= 2H2O(或 2H2 - 4e- +4OH－= 4H2O)；5.6。