Question

【題目】化學電源在生產生活中有著廣泛的應用，請回答下列問題：

（1）根據構成原電池的本質判斷，下列化學反應方程式正確且能設計成原電池的是_________。

A.KOH + HCl = KCl + H2O B. Cu + Fe3+ = Fe2+ + Cu2+

C.Na2O + H2O = 2NaOH D．Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑

（2）為了探究化學反應中的能量變化，某同學設計了如下兩個實驗(如下圖)。有關實驗現象，下列說法正確的是：______。

A．圖I中溫度計的示數高于圖II的示數

B．圖I和圖II中溫度計的示數相等，且均高于室溫

C．圖I和圖II的氣泡均產生于鋅棒表面

D．圖II中產生氣體的速度比I慢

（3）電動汽車上用的鉛蓄電池是以一組充滿海綿狀態銅的鉛板和另一組結構相似的充滿二氧化鉛的鉛板組成，用H2SO4作電解質溶液。放電時總反應為：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O

①寫出放電時正極的電極反應式：___________；

②鉛蓄電池放電時，負極質量將_______（填“增大”、“減小”或“不變”）。當外電路上有2mol電子通過時，溶液中消耗H2SO4的物質的量為_________。

Answer 1

【答案】D A PbO2 + 2e- + SO42-+4H+ = PbSO4 + 2H2O 增大 2mol

【解析】

（1）依據原電池反應是自發進行的氧化還原化學反應判斷；

（2）依據圖Ⅰ中發生的是鋅的化學腐蝕，圖Ⅱ形成銅-鋅原電池判斷；

（3）根據鉛蓄電池正極發生還原反應，負極發生氧化反應判斷。

（1）電池的構成原理是自發進行的氧化還原反應在理論上可以設計成原電池

A.KOH+HCl=KCl+H2O是復分解反應，不是氧化還原反應，故A錯誤；

B.Cu +Fe3+ =Fe2+ +Cu2+電荷不守恒，離子方程式不正確，故B錯誤；

C.Na2O+H2O=2NaOH是化合反應，不是氧化還原反應，故C錯誤；

D.Fe +H2SO4 =FeSO4+H2↑，反應是自發進行的氧化還原反應，可以設計成原電池，故D正確。

故答案為：D。

（2）圖Ⅰ中發生的是鋅的化學腐蝕，圖Ⅱ形成銅-鋅原電池

A.圖Ⅰ主要將化學能轉化為熱能，而圖Ⅱ主要將化學能轉化為電能，則圖I中溫度計的示數高于圖II的示數，故A正確；

B.由A分析可知，圖I和圖II中溫度計的示數不相等，但均高于室溫，故B錯誤；

C.圖II銅為正極，銅的表面有氣泡產生，故C錯誤；

D.利用原電池反應可以使金屬與酸的反應速率加快，故圖II中產生氣體的速度比I快，故D錯誤。

故答案為：A。

（3）①依據放電時總反應為：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，PbO2得電子發生還原反應，PbO2在H2SO4溶液中生成難溶于水的PbSO4，故其正極反應式為PbO2+2e-+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O，故答案為：PbO2+2e-+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O。

②依據放電時總反應為：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，Pb失電子發生氧化反應，產生的Pb2+在H2SO4溶液中結合SO42-生成難溶于水的PbSO4，故負極質量將增大，根據總反應，轉移2mol電子時，消耗2molH2SO4，所以當外電路上有2mol電子通過時，溶液中消耗H2SO4的物質的量為2mol，故答案為：增大，2mol。