Номер 5, страница 19, часть 1 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

5. Проанализируйте таблицу 2 самых сильных электролитов и обоснуйте, какие из данных веществ подойдут для создания аккумуляторов. Нарисуйте схему такого прибора, сделайте необходимые подписи.

Дано:

Таблица 2 с двумя самыми сильными электролитами (отсутствует в вопросе).

Предположим, что в таблице указаны:

1. Раствор серной кислоты ($H_2SO_4$)

2. Раствор гидроксида калия ($KOH$)

Найти:

1. Обосновать, какие из данных веществ подойдут для создания аккумуляторов.

2. Нарисовать схему аккумулятора и сделать необходимые подписи.

Решение:

Аккумулятор — это вторичный химический источник тока, действие которого основано на обратимых окислительно-восстановительных реакциях. Ключевым компонентом любого аккумулятора является электролит — вещество, которое проводит электрический ток за счет движения ионов.

Для эффективной работы аккумулятора, особенно для получения больших токов, необходимо, чтобы электролит обладал высокой ионной проводимостью. Это достигается использованием сильных электролитов — веществ, которые в растворе практически полностью диссоциируют (распадаются) на ионы. Высокая концентрация ионов в растворе обеспечивает низкое внутреннее сопротивление аккумулятора.

Оба вещества, которые мы предположили, — серная кислота и гидроксид калия — являются сильными электролитами.

- Серная кислота ($H_2SO_4$) — сильная двухосновная кислота. В водном растворе она диссоциирует: $H_2SO_4 \rightleftharpoons 2H^+ + SO_4^{2-}$.

- Гидроксид калия ($KOH$) — сильное основание (щёлочь). В водном растворе диссоциирует: $KOH \rightarrow K^+ + OH^{-}$.

Оба эти вещества широко применяются в промышленности для создания аккумуляторов:

1. Серная кислота является электролитом в свинцово-кислотных аккумуляторах. Эти аккумуляторы используются в автомобилях, источниках бесперебойного питания и т.д.

2. Гидроксид калия является электролитом в щелочных аккумуляторах, таких как никель-кадмиевые (Ni-Cd) и никель-металлгидридные (Ni-MH).

Следовательно, оба предполагаемых сильных электролита подходят для создания аккумуляторов, но для разных их типов (кислотных и щелочных).

Ниже приведена схема свинцово-кислотного аккумулятора, использующего в качестве электролита раствор серной кислоты.

Процессы при разряде аккумулятора:

На отрицательном электроде (аноде) происходит окисление свинца:

$Pb_{(s)} + SO_{4(aq)}^{2-} - 2e^- \rightarrow PbSO_{4(s)}$

На положительном электроде (катоде) происходит восстановление диоксида свинца:

$PbO_{2(s)} + SO_{4(aq)}^{2-} + 4H_{(aq)}^+ + 2e^- \rightarrow PbSO_{4(s)} + 2H_2O_{(l)}$

Суммарная реакция в аккумуляторе при разряде:

$Pb_{(s)} + PbO_{2(s)} + 2H_2SO_{4(aq)} \rightarrow 2PbSO_{4(s)} + 2H_2O_{(l)}$

В ходе разряда на обоих электродах образуется сульфат свинца($PbSO_4$), а концентрация серной кислоты в электролите уменьшается. При заряде аккумулятора все эти реакции протекают в обратном направлении.

Ответ:

Для создания аккумуляторов подходят сильные электролиты, так как они обеспечивают высокую ионную проводимость и низкое внутреннее сопротивление. Из предположенных веществ (серная кислота и гидроксид калия) оба подходят для создания аккумуляторов: серная кислота используется в кислотных аккумуляторах (например, свинцово-кислотных), а гидроксид калия — в щелочных (например, Ni-MH). Схема свинцово-кислотного аккумулятора с необходимыми подписями представлена в решении.