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(jù)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(xiàn)象，下列說法正確的是：______。

A．圖I中溫度計的示數(shù)高于圖II的示數(shù)

B．圖I和圖II中溫度計的示數(shù)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(tài)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(jù)原電池反應是自發(fā)進行的氧化還原化學反應判斷；

（2）依據(jù)圖Ⅰ中發(fā)生的是鋅的化學腐蝕，圖Ⅱ形成銅-鋅原電池判斷；

（3）根據(jù)鉛蓄電池正極發(fā)生還原反應，負極發(fā)生氧化反應判斷。

（1）電池的構成原理是自發(fā)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(fā)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(fā)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(shù)高于圖II的示數(shù)，故A正確；

B.由A分析可知，圖I和圖II中溫度計的示數(shù)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(jù)放電時總反應為：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，PbO2得電子發(fā)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(jù)放電時總反應為：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，Pb失電子發(fā)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(jù)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。