Номер 5, страница 178 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 37. Олово и свинец. Глава 3. Металлы главных подгрупп - номер 5, страница 178.

Условие.

5. Свинцовый аккумулятор состоит из пластин свинца, опущенных в раствор серной кислоты. В основе его действия лежит обратимая реакция

$PbO_2 + Pb + 2H_2SO_4 \rightleftharpoons 2PbSO_4 + 2H_2O.$

Разрядка аккумулятора происходит самопроизвольно, а зарядка — под действием внешнего источника тока. На основании свойств соединений свинца определите, на какой схеме пред-

Анод (-): $Pb - 2e + SO_4^{2-} \rightarrow PbSO_4$

Катод (+): $PbO_2 + 2e + 4H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow PbSO_4 + 2H_2O$

Рис. 95. Схемы, иллюстрирующие разрядку (а) и зарядку аккумулятора (б)

ставлен процесс зарядки аккумулятора, а на какой — процесс

Решение.

Решение 2.

Для ответа на вопрос необходимо проанализировать химические процессы, происходящие при работе свинцового аккумулятора, и сопоставить их со схемами.

Схема а)

На данной схеме изображен процесс разрядки аккумулятора. Разрядка — это самопроизвольный процесс, при котором аккумулятор работает как гальванический элемент, то есть является источником электрического тока. Суммарное уравнение реакции при разрядке:

$PbO_2 + Pb + 2H_2SO_4 \rightarrow 2PbSO_4 + 2H_2O$

В ходе этой реакции как на положительном, так и на отрицательном электродах образуется малорастворимый сульфат свинца(II) ($PbSO_4$). На схеме а) оба электрода обозначены как $PbSO_4$, что соответствует разряженному или разряжающемуся аккумулятору. Движение электронов во внешней цепи от отрицательного полюса к положительному также характерно для работы гальванического элемента (источника тока).

Электродные процессы при разрядке:

• Анод (–): $Pb + SO_4^{2-} - 2e^- \rightarrow PbSO_4$
• Катод (+): $PbO_2 + 4H^+ + SO_4^{2-} + 2e^- \rightarrow PbSO_4 + 2H_2O$

Эти реакции полностью совпадают с теми, что приведены в условии задачи под схемой а).

Ответ: На схеме а) представлен процесс разрядки аккумулятора.

Схема б)

На данной схеме изображен процесс зарядки аккумулятора. Зарядка — это несамопроизвольный процесс, который протекает под действием внешнего источника постоянного тока. В этом режиме аккумулятор функционирует как электролизер. Суммарное уравнение реакции при зарядке является обратным процессу разрядки:

$2PbSO_4 + 2H_2O \rightarrow PbO_2 + Pb + 2H_2SO_4$

На схеме б) показано, что к клеммам аккумулятора подключен внешний источник тока (это следует из знаков «+» и «–» внешней цепи и направления движения электронов), который вызывает протекание электрохимических реакций в обратном направлении. В результате электролиза сульфат свинца(II) превращается в исходные вещества.

Электродные процессы при зарядке:

• На отрицательном полюсе (катод): $PbSO_4 + 2e^- \rightarrow Pb + SO_4^{2-}$
• На положительном полюсе (анод): $PbSO_4 + 2H_2O - 2e^- \rightarrow PbO_2 + 4H^+ + SO_4^{2-}$

В результате на отрицательном электроде восстанавливается металлический свинец ($Pb$), а на положительном — диоксид свинца ($PbO_2$). Именно эти вещества и показаны на электродах в схеме б), что соответствует заряженному состоянию аккумулятора.

Ответ: На схеме б) представлен процесс зарядки аккумулятора.