Question

下图所示的四个容器中分别盛有不同的溶液，除a、b外，其余电极均为石墨电极。甲为铅蓄电池，其两个电极的电极材料分别为PbO₂和Pb。闭合K，发现g电极附近的溶液先变红，20min后，将K断开，此时c、d两极上产生的气体体积相同。据此回答：

（1）a电极的电极材料是_______（填“PbO₂”或“Pb”）。

（2）丙装置中发生电解的总反应方程式为 ____________。

（3）电解20min时，停止电解，此时要使乙中溶液恢复到原来的状态，需要加入的物质及其物质的量是____________。

（4）20min后将乙装置与其他装置断开，然后在c、d两极间连接上灵敏电流计，发现电流计指针偏转，则此时c电极为_________极，d电极上发生反应的电极反应式为 ________。

Answer

PbO2 2H2O2H2↑+O2↑ 0.1molCu(OH)2或0.1molCuO、0.1molH2O 负 O2+4H++4e-=2H2O

【解析】甲池是原电池做电源，发生的反应为：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O；乙丙丁是电解池，闭合K，发现g电极附近的溶液变红，说明g电极是电解池的阴极，h是电解池的阳极；所以a为正极，b为负极；c电极为阴极，d为阳极；e电极为阴极，f为阳极；20min后，将K断开，此时c、d两极上产生的气体体积相同，

（1）a电极是铅蓄电池的正极，正极的电极材料是PbO2；（2）丙中电解硫酸铝，其实际上是电解水，其电解方程式为2H2O2H2↑+O2↑；（3）c、d两极上产生的气体体积相同，c电极上发生的电极反应为：Cu2++2e-=Cu；2H++2e-=H2↑，d电极上发生的电极反应为：4OH--4e-=2H2O+O2↑，设生成的氧气为xmol，则氢气也为xmol，生成的Cu为0.1L×1mol/L=0.1mol，由得失电子可得：2x+0.1×2=4x，解得x=0.1mol，则电解时生成0.1mol氢气、0.1mol氧气和0.1molCu，若要恢复到原来的状态，需要加入0.1molCu(OH)2；（4）20min后将乙装置与其他装置断开，然后在c、d两极间连上灵敏电流计，发现电流计指针偏转，说明形成了原电池反应，氢气在c极失电子，c为负极，氧气在d极得电子，正极的反应为O2+4H++4e-=2H2O。