将铅酸蓄电池在10.0A电流下充电1.5h,则PbSO4分解的质量为()(已知Mr(PbSO4)=303)A. 84.8gB. 169.6gC. 339.2gD. 无法确定
- A. 84.8g
- B. 169.6g
- C. 339.2g
- D. 无法确定
题目解答
答案
解析
本题考查法拉第电解定律在铅酸蓄电池充电过程中的应用。解题核心在于:
- 计算总电量:通过电流和时间求出电荷量;
- 确定电子转移数:根据充电反应的氧化还原过程,明确每摩尔PbSO4分解对应的电子转移数;
- 应用法拉第定律:结合电荷量、法拉第常数及摩尔质量,计算分解的PbSO4质量。
步骤1:计算总电量
充电时间 $t = 1.5 \, \text{h} = 1.5 \times 3600 = 5400 \, \text{s}$,电流 $I = 10.0 \, \text{A}$,总电量为:
$Q = I \cdot t = 10.0 \times 5400 = 54000 \, \text{C}$
步骤2:计算转移的电子数
法拉第常数 $F = 96485 \, \text{C/mol}$,转移的电子物质的量为:
$n(e^-) = \frac{Q}{F} = \frac{54000}{96485} \approx 0.5596 \, \text{mol}$
步骤3:确定电子转移数与PbSO4的关系
铅酸蓄电池充电反应为:
$2\text{PbSO}_4 + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Pb} + \text{PbO}_2 + 2\text{H}_2\text{SO}_4$
每分解 $2 \, \text{mol}$ 的 $\text{PbSO}_4$,转移 $2 \, \text{mol}$ 电子,因此每分解 $1 \, \text{mol}$ 的 $\text{PbSO}_4$,转移 $1 \, \text{mol}$ 电子。
步骤4:计算PbSO4的质量
分解的 $\text{PbSO}_4$ 的物质的量等于电子的物质的量:
$n(\text{PbSO}_4) = n(e^-) = 0.5596 \, \text{mol}$
对应的质量为:
$m = n \cdot M_r = 0.5596 \times 303 \approx 169.6 \, \text{g}$