Question

2．如圖裝置（Ⅰ）為一種可充電鋰離子電池的示意圖，該電池充、放電的化學(xué)方程式為：Li₄Ti₅O₁₂+3Li$?_{充電}^{放電}$ Li₇Ti₅ O₁₂．裝置（Ⅱ）為電解池的示意圖．當(dāng)閉合K₁，斷開(kāi)K₂時(shí)，F(xiàn)e電極附近溶液先變紅．下列說(shuō)法正確的是（　�。�

• A． 閉合K₁，斷開(kāi)K₂時(shí)，若將Fe電極和石墨電極互換，裝置（Ⅱ）中發(fā)生的總反應(yīng)為：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;電解\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑
• B． 閉合K₁，斷開(kāi)K₂時(shí)，當(dāng)0.1 mol Li⁺從A極區(qū)遷移到B極區(qū)，理論上Fe電極上產(chǎn)生的氣體體積為1.12 L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）
• C． 取下鋰離子電池充電，電極A為陽(yáng)極，發(fā)生還氧化反應(yīng)，電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為：Li₇Ti₅O₁₂-3e^-═Li₄Ti₅O₁₂+3 Li⁺
• D． 若開(kāi)始時(shí)，斷開(kāi)K₁，閉合K₂，一段時(shí)間后，石墨電極附近顯紅色，則該電極反應(yīng)為：2H⁺+2e^-═H₂↑

Answer 1

分析 當(dāng)閉合K₁，斷開(kāi)K₂時(shí)，F(xiàn)e電極附近溶液先變紅，說(shuō)明Fe極生成OH^-，應(yīng)為電解池的陰極，發(fā)生反應(yīng)為：2H₂O+2e^-=H₂+2OH^-，石墨為電解池的陽(yáng)極，發(fā)生：2Cl^--2e^-═Cl₂↑，則A為原電池的負(fù)極，電極反應(yīng)式為3Li-3e^-═3Li⁺，B為原電池的正極，電極反應(yīng)式為L(zhǎng)i₄Ti₅O₁₂+3 Li⁺+3e^-═Li₇Ti₅O₁₂，以此解答該題．

解答 解：A．閉合K₁，斷開(kāi)K₂時(shí)，若將Fe電極和石墨電極互換，則Fe作陽(yáng)極本身失電子，氯離子不能放電生成氯氣，故A錯(cuò)誤；
B．閉合K₁，斷開(kāi)K₂時(shí)，當(dāng)0.1 mol Li⁺從A極區(qū)遷移到B極區(qū)，則理論上轉(zhuǎn)移0.1 mol 電子，又Fe極生成OH^-，應(yīng)為電解池的陰極，發(fā)生反應(yīng)為：2H₂O+2e^-=H₂+2OH^-，所以Fe電極上產(chǎn)生的氫氣氣體體積為$\frac{0.1}{2}$×22.4=1.12 L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下），故B正確；
C．取下鋰離子電池充電，電極A應(yīng)與電源負(fù)極相連，為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為：3Li⁺+3e^-═3Li，故C錯(cuò)誤；
D．若開(kāi)始時(shí)，斷開(kāi)K₁，閉合K₂，形成吸氧腐蝕原電池，一段時(shí)間后，石墨電極附近顯紅色，則該電極反應(yīng)為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故D錯(cuò)誤；
故選B．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了原電池及電解池工作原理，難度較大，能準(zhǔn)確判斷各電極的名稱(chēng)及電極反應(yīng)是解本題的關(guān)鍵，注意電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)，為易錯(cuò)點(diǎn)．