Question

铅蓄电池是典型的可充电电池，正负极是惰性材料，电池总反应式为：Pb＋PbO₂＋2H₂SO₄ 2PbSO₄＋2H₂O，回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原)：

（1）放电时，正极的电极反应式是________________。当外电路通过2 mol电子时，理论上负极板的质量增加______，电池中消耗硫酸物质的量为______。

（2）在完全放电耗尽PbO₂和Pb时，若按下图连接，电解一段时间后，则在A电极上生成____________，此时铅蓄电池的正负极的极性将___________。（填“不变”或“对换”）

（3）若用铅蓄电池电解由NaCl和CuSO₄组成的混合溶液，其中c（Na⁺）=3c（Cu²⁺）=0.3 mol·L^-1，取该混合液100 mL，用石墨做电极进行电解，通电一段时间后，在阴极收集到0.112 L（标准状况）气体，则铅蓄电池中转移电子的物质的量为_______mol。

Answer

PbO2＋4H+＋SO42-＋2e-＝PbSO4＋2H2O 96g 2 mol Pb 对换 0.03

【解析】（1）根据总反应式可知放电时，正极二氧化铅得到电子，电极反应式是PbO2＋4H+＋SO42-＋2e-＝PbSO4＋2H2O。负极电极反应：Pb＋SO42-－2e-＝PbSO4，因此当外电路通过2mol电子时，理论上负极板的质量增加1mol×303g/mol-1mol×207g/mol=96g；根据总反应式可知电池中消耗硫酸物质的量为2mol。（2）在完全放电耗尽PbO2和Pb时，电极上是析出的PbSO4，若按题图连接B为阳极应是失去电子发生氧化反应，A为阴极是得到电子发生还原反应，实质是电解反应，B电极上发生反应为：PbSO4+2H2O－2e-=PbO2+4H++2SO42-，A电极发生反应为：PbSO4+2e-=Pb+SO42-，所以A电极上生成Pb；B极生成PbO2，此时铅蓄电池的正负极的极性将对换；（3）用铅蓄电池电解NaCl和CuSO4组成的混合溶液时，阴极上铜离子先放电，后氢离子放电，c（Na+）＝3c（Cu2+）＝0.3 mol·L-1，即混合溶液中铜离子的浓度是0.1mol/L，100mL混合溶液中n（Cu2+）=0.1mol/L×0.1L=0.01mol，析出0.01mol铜需要转移0.02mol电子，氢气的物质的量是0.112L÷22.4L/mol＝0.005mol，阴极上生成氢气需要转移电子的物质的量为0.005mol×2=0.01mol，所以电解时转移的总电子物质的量为0.03mol，串联电路中转移电子数相等，所以铅蓄电池中转移电子的物质的量是0.03mol。