Question

5．铅蓄电池是典型的可充电电池，电池的两极材料分别是Pb、PbO₂，电解质H₂SO₄．请回答下列问题．
（1）放电时，正极的电极反应式是PbO₂+2e^-+4H⁺+SO₄^2-=PbSO₄+2H₂O，正极附近的PH变化变大（填变大、变小、不变）；当外电路通过2mol电子时，理论上负极板的质量增加96g．
（2）在完全放电耗尽PbO₂和Pb时，若按图连接充电，则a是正极，A极的电极反应PbSO₄+2H₂O-2e^-=PbO₂+4H⁺+2SO₄^2-．充电结束，使用该电池电解AgNO₃溶液，当有2.16g析出时，铅蓄电池内消耗硫酸物质的量为：
A.0.01mol      B.0.1mol      C.0.02mol     D.0.2mol．

Answer 1

分析 （1）根据电池反应式知，放电时负极电极反应：Pb-2e^-+SO₄^2-=PbSO₄ ，正极电极反应：PbO₂+2e^-+4H⁺+SO₄^2-=PbSO₄+2H₂O，根据电池反应式及电极反应式分析解答；
（2）在完全放电耗尽PbO₂和Pb时，若按如图连接，该装置是电解池，铅板电极为阴极，得电子发生还原反应，二氧化铅作阳极，失电子发生氧化反应；铅蓄电池中的电池反应式为PbO₂+Pb+2H₂SO₄ =2PbSO₄+2H₂O，根据原电池和电解池中转移电子数相等计算消耗硫酸的物质的量．

解答 解：（1）放电时，铅作负极，二氧化铅作正极，正极上得电子发生还原反应，所以正极的电极反应式是PbO₂+2e^-+4H⁺+2SO₄^2-=PbSO₄+2H₂O；
根据电池反应式知，原电池放电时，电解液中H₂SO₄参加反应，所以硫酸浓度将减少，pH变大，当外电路通过1mol电子时，依据电子守恒计算理论上负极板的质量增加0.5mol×303g/mol-0.5mol×207g/mol=48g；
故答案为：PbO₂+2e^-+4H⁺+SO₄^2-=PbSO₄+2H₂O；变大；96；
（2）在完全放电耗尽PbO₂和Pb时，若按如图连接，该装置是电解池，铅板电极为阴极，得电子发生还原反应，二氧化铅作阳极，失电子发生氧化反应，
B电极上发生反应为：PbSO₄+2H₂O-2e^-=PbO₂+4H⁺+SO₄^2-，A电极发生反应为PbSO₄=Pb-2e^-+SO₄^2-，a为正极，b为负极，所以B电极上生成PbO₂，A极上生成Pb，
电解AgNO₃溶液有2.16g析出时，解：n（Ag）=$\frac{2.16g}{108g/mol}$=0.02mol，转移电子0.02mol，铅蓄电池放电时总反应为Pb+PbO₂+2H₂SO₄=2PbSO₄↓+2H₂O，当转移2mol电子时消耗硫酸为2mol，则转移电子为0.02mol时，消耗0.02molH₂SO₄，故答案为：正；PbSO₄+2H₂O-2e^-=PbO₂+4H⁺+2SO₄^2-；C．

点评 本题考查了铅蓄电池的工作原理和电极反应的书写，关键是原电池中的电极消耗完后电极上是硫酸铅，接通电源进行电解反应，注意把握原电池的总反应，为解答（2）题的关键．