Question

（1）已知CH₄（g）的燃燒熱為△H=-890kJ/mol．請寫出表示CH₄（g）的燃燒熱的熱化學方程式

 

．
以此反應設計成堿性燃料電池，則正極反應的電極方程式是

 

．
（2）鉛蓄電池，是一種典型的可充電電池，電池總反應式為：Pb+PbO₂+4H⁺+2SO₄^2-

充電

放電

2PbSO₄+2H₂O，在充電時陰極的電極方程式是

 

．
（3）用惰性電極電解一杯500mL0.1mol/L CuSO₄溶液，陽極反應的電極方程式是

 

．當0.005mol物質(zhì)在陰極析出時（設此過程中溶液的體積不改變），溶液pH為

 

．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理

專題：電化學專題

分析：（1）根據(jù)燃燒熱結(jié)合熱化學反應方程式的書寫規(guī)則書寫；
燃料電池中，負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應，正極上氧化劑得電子發(fā)生還原反應；
（2）放電時，負極上鉛失電子發(fā)生氧化反應，正極上二氧化鉛得電子發(fā)生還原反應，充電時，陰極上硫酸鉛得電子發(fā)生還原反應，陽極上硫酸鉛失電子發(fā)生氧化反應；
（3）用惰性電極電解硫酸銅溶液時，陽極上氫氧根離子放電，陰極上銅離子放電生成銅；根據(jù)銅和氫離子之間的關系式計算氫離子濃度，最后根據(jù)pH計算溶液的pH．

解答： 解：（1）CH₄（g）的燃燒熱為△H=-890kJ/mol，則甲烷的燃燒熱化學方程式為：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890kJ/mol，
通入甲烷的一極為原電池的負極，發(fā)生氧化反應，電極反應式為CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，通入氧氣的一極為電池的正極，發(fā)生還原反應，電極方程式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案為：CH₄（g）+2O₂（g）=CO₂（g）+2H₂O（l）△H=-890kJ/mol；O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
（2）充電時，陽極上電極反應式為PbSO₄-2e^-+2H₂O=PbO₂+SO₄^2-+4H⁺，陰極上電極反應式為PbSO₄+2e^-=Pb+SO₄^2-，故答案為：PbSO₄+2e^-=Pb+SO₄^2-；
（3）陽極上電極反應式為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O，陰極上的電極反應為：Cu²⁺+2e^-═Cu，電池反應式為：2CuSO₄+2H₂O

電解  .

2Cu+O₂ ↑+2H₂SO₄，陰極上析出銅，根據(jù)方程式知n（Cu）=n（H₂SO₄）=0.005mol，則溶液中氫離子濃度=

0.005mol×2

0.5L

=0.02mol/L，pH=-lg0.02=2-lg2=1.7
故答案為：4OH^--4e^-=O₂↑+2H₂O；1.7或2-lg2．

點評：本題考查了原電池和電解池原理，明確離子放電順序是解本題關鍵，根據(jù)各個電極上發(fā)生的反應來分析解答，注意：充電電池中，原電池正負極電極反應式為電解池陽陰極電極反應式的逆反應，題目難度不大．