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，电池工作时，b极的电极名称为_______；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 === PbSO4 + 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，PbO2极的电极反应式为_________。

（3）以铅蓄电池为电源精炼粗铜(含Fe、Pb、Ag、Au及其他不反应质)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________。

Answer 1

【答案】 铜或Cu O2＋4H＋＋4e－＝2H2O 正极 CH4 ＋10 OH－－8e－＝CO32－＋7 H2O Pb + SO42 - 2e=== PbSO4 正极 PbO2 ＋4H＋＋SO42 ＋2e=== PbSO4 ＋ 2H2O 阳 4 mol

【解析】

（1）利用氧化还原反应设计原电池，要在组成原电池的四个基本要素(条件)的框架之内，从氧化还原反应里电子转移的方向入手分析判断，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：铜。正极的电极反应式为：O2＋4H＋＋4e－＝2H2O 。

（2）①根据图可知通入甲烷的一端为电池的负极，通入氧气的一端为电池的正极，

电池工作时，b极的电极名称为：正极；负极的电极反应式为：CH4 ＋10 OH－－8e－＝CO32－＋7 H2O ；

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 === PbSO4 + 2H2O，根据氧化还原反应原理，铅蓄电池负极为失电子端，所以电极反应式为：Pb + SO42 - 2e=== PbSO4；充电时为电解池，铅蓄电池的PbO2极应与外加直流电源的：正极相连，PbO2极的电极反应式为：PbO2 ＋4H＋＋SO42 ＋2e=== PbSO4 ＋ 2H2O。故答案：正极PbO2 ＋4H＋＋SO42 ＋2e=== PbSO4 ＋ 2H2O。

（3）以铅蓄电池为电源精炼粗铜(含Fe、Pb、Ag、Au及其他不反应质)时，以硫酸铜溶液为电解质溶液，粗铜做阳极；精炼一段时间后，当阴极增重128 g时，说明有128g铜生成。转移的电子为4mol,根据PbO2 + Pb+ ２H2SO4 === PbSO4 + 2H2O，则铅蓄电池参加反应的硫酸的物质的量为4mol。所以答案：阳极，4mol。