Question

如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，其工作原理为

如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，其工作原理为：Pb+PbO 2 +2H 2 SO 4 放电 充电 2PbSO 4 +2H 2 O，其两个电极的电极材料分别是PbO 2 和Pb． 闭合K，发现G电极附近的溶液变红，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“PbO 2 ”或“Pb”）．（2）电解后，要使丙中溶液恢复到原来的浓度，需加入的物质是______（填化学式）．（3）到20min时，电路中通过电子的物质的量为______．（4）0～20min，H电极上发生反应的电极反应式为：______．（5）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，则此时C电极为______极，D电极上发生的电极反应式为：______．

Answer 1

依据题干信息和图示可知，甲池是原电池做电源，发生的反应为：Pb+PbO 2 +2H 2 SO 4 放电 充电 2PbSO 4 +2H 2 O；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， C电极上发生的电极反应为：Cu 2+ +2e - =Cu；2H + +2e - =H 2 ↑ D电极上发生的电极反应为：4OH--4e - =2H 2 O+O 2 ↑ （1）A电极是铅蓄电池的正极，正极的电极材料是PbO 2 ；故答案为：PbO 2 ； （2）电解过程是电解水，要使丙硫酸铝溶液恢复到原来的浓度，需加入的物质是水；故打为：H 2 O； （3）20min后，将K断开，此时C、D两极上产生的气体体积相同，溶液中铜离子物质的量为0.1mol，设生成氢气物质的量为x，则氧气物质的量为x，结合电极上电子守恒计算得到： C电极上发生的电极反应为：Cu 2+ +2e - =Cu；2H + +2e - =H 2 ↑ D电极上发生的电极反应为：4OH--4e - =2H 2 O+O 2 ↑ 4x=2x+0.1×2 x=0.1mol，所以电路中电子转移总数为0.4mol，故答案为：0.4mol； （4）0～20min，H电极上发生反应的电极反应式为H是电解池的阳极，依据电子守恒先反应的是：2Cl--2e - =Cl 2 ↑Cl - 物质的量为0.2mol，转移电子物质的量为0.2mol，溶液中电子转移总数为0.4mol，所以溶液中氢离子继续放电，电极反应为2H + +2e - =H 2 ↑；故答案为：2Cl--2e - =Cl 2 ↑；2H + +2e - =H 2 ↑； （5）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，电解时C电极上析出铜，断开连接形成原电池的负极，正极上是氢离子得到电子生成氢气；电极反应为：2H + +2e - =H 2 ↑；故答案为：负极；2H + +2e - =H 2 ↑．