Question

已知铅蓄电池的工作原理为Pb＋PbO₂＋2H₂SO₄2PbSO₄＋2H₂O，现用如图装置进行电解(电解液足量)，测得当 铅蓄电池中转移0.4 mol电子时铁电极的质量减少11.2 g。请回答下列问题。

（1）A是铅蓄电池的___________极，铅蓄电池正极反应式为___________，放电过程中电解液的密度___________ (填“减小”、“增大”或“不变”)。

（2）Ag电极的电极反应式是___________，该电极的电极产物共____________g。

（3）Cu电极的电极反应式是____________，CuSO₄溶液的浓度____________(填“减小”、“增大”或“不变”)

（4）如图表示电解进行过程中某个量(纵坐标x)随时间的变化曲线，则x表示___________。

a．各U形管中产生的气体的体积  

b．各U形管中阳极质量的减少量

c．各U形管中阴极质量的增加量

Answer

负 PbO2＋4H＋＋SO42-＋2e－=PbSO4＋2H2O 减小 2H＋＋2e－=H2↑ 0.4 Cu－2e－=Cu2＋ 不变 B

【解析】

（1）当铅蓄电池中转移0.4mol电子时铁电极的质量减小11.2g，说明铁作阳极，银作阴极，阴极连接原电池负极，所以A是负极，B是正极，正极上二氧化铅得电子发生还原反应，电极反应式为PbO2+4H++SO42-+2e-═PbSO4+2H2O，放电过程中消耗硫酸，硫酸溶液的密度随浓度减小而减小，故电解的密度减小；

（2）银作阴极，电解稀硫酸时，阴极上氢离子放电生成氢气，电极反应式为2H++2e-═H2↑，生成氢气的质量=0.4mol/2×2g/mol=0.4g；

（3）铜作阳极，阳极上铜失电子发生氧化反应，电极反应式为Cu-2e-═Cu2+，阴极上析出铜，所以该装置是电镀池，电解质溶液中铜离子浓度不变；

（4）右边U形管不析出气体，左边U形管析出气体，所以稀硫酸析出气体体积大于硫酸铜溶液，a错误；当转移相等电子时，溶解金属的物质的量相等，铜的摩尔质量大于铁，所以右边U形管阳极减少的质量大于左边U形管阳极减少的质量，b正确；当转移相等电子时，析出物质的物质的量相等，但铜的摩尔质量大于氢气，所以左边U形管析出氢气的质量小于右边U形管析出铜的质量，c错误。