Question

5．在上海世博園“低碳行動”展區展出了一系列高科技展項，其中包括我國自主創新的純電動汽車．電動自行車、小汽車等交通工具中都有為其提供電能的鉛蓄電池（又稱“電瓶”），它的優點是可以充電循環使用．電瓶的正極材料是二氧化鉛（PbO₂），負極材料是金屬鉛（Pb），電瓶內所加液體是溶質質量分數為36%的稀硫酸，放電（為外界供電）時發生反應的化學方程式如下：
PbO₂ （固）+2H₂SO₄+Pb=2PbSO₄↓+2H₂O
當放電時，反應物反應掉一定量后，就會導致電壓下降，不能正常使用，這時就必須及時充電．
（1）電瓶在放電時，化學能轉化為電能．
（2）假如某個電瓶中鉛的質量為1800克，內裝36%的稀硫酸1200克，當有310.5克的鉛參加反應時，需消耗稀硫酸中溶質多少克？此時電瓶中硫酸溶液溶質的質量分數是多少？（最后結果保留兩位小數）

Answer 1

分析 （1）電瓶放電是由于發生了化學變化PbO₂ （固）+2H₂SO₄+Pb=2PbSO₄↓+2H₂O的結果，因此，放電是化學能轉化為電能；
（2）根據反應的化學方程式，由參加反應鉛的質量310.5g計算消耗掉硫酸的質量及生成水的質量，原硫酸溶液中硫酸質量與消耗硫酸的質量差即反應后溶液中所剩余硫酸的質量，再利用反應后溶液由剩余稀硫酸和生成的水組成計算出反應后電瓶中硫酸溶液的質量，利用溶質質量分數計算公式求出此時電瓶中硫酸溶液溶質的質量分數．

解答 解：（1）放電時的電能由反應PbO₂ （固）+2H₂SO₄+Pb=2PbSO₄↓+2H₂O的反應而產生，因此此過程為化學能轉變為電能的過程；
故答案為：化學；
（2）設需消耗硫酸的質量為x，同時生成水的質量為y．
PbO₂（固）+2H₂SO₄+Pb=2PbSO₄↓+2H₂O
                     196      207                 36
                      x      310.5g                y
$\frac{196}{x}=\frac{207}{310.5g}=\frac{36}{y}$
  x=294g，y=54g
36%的稀硫酸1200克稀硫酸中硫酸的質量=1200g×36%=432g，則反應后還剩余硫酸的質量=432g-294g=138g
剩余硫酸溶液的質量=1200g-294g+54g=960g
硫酸溶液溶質的質量分數=$\frac{138g}{960g}$×100%=14.38%
答：需消耗稀硫酸中溶質為294克，此時電瓶中硫酸溶液中溶質的質量分數是14.38%．

點評 解答本題時需要注意，反應只生成硫酸鉛沉淀和水，所以反應完成后所得溶液為剩余稀硫酸的質量與生成水的質量和．