Question

11．蓄電池是一種可以反復(fù)充電、放電的裝置．有一種蓄電池在充電和放電時(shí)發(fā)生的反應(yīng)是：
NiO₂+Fe+2H₂O$?_{充電}^{放電}$Fe（OH）₂+Ni（OH）₂．
（1）若此蓄電池放電時(shí)，該電池某一電極發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)是A（填序號(hào)）．
A．NiO₂B．FeC．Fe（OH）₂D．Ni（OH）₂
（2）該電池放電時(shí)，正極附近溶液的pH增大（填增大、減小、不變）．
（3）充電時(shí)該電池陽(yáng)極的電極反應(yīng)式Ni（OH）₂+2OH^--2e^-=NiO₂+2H₂O．
（4）用此蓄電池分別電解以下兩種溶液，假如電路中轉(zhuǎn)移了0.02mole^-，且電解池的電極均為惰性電極，試回答下列問(wèn)題．
①電解M（NO₃）_x溶液時(shí)某一電極增加了ag M，則金屬M(fèi)的相對(duì)原子質(zhì)量為50ax（用含“a、x”的表達(dá)式表示）．
②電解含有0.01mol CuSO₄和0.01mol NaCl的混合溶液100mL，陽(yáng)極產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是168mL；將電解后的溶液加水稀釋至1L，此時(shí)溶液的pH=2．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)電池反應(yīng)分析，充電為電解池，放電為原電池；放電過(guò)程中原電池的負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上發(fā)生還原反應(yīng)；
（2）放電時(shí)的電極反應(yīng)是：負(fù)極：Fe-2e^-+2OH^-=Fe（OH）₂；
（3）放電時(shí)正極發(fā)生還原反應(yīng)，正極反應(yīng)式為：NiO₂+2e^-+2H₂O=Ni（OH）₂+2OH^-，充電時(shí)該電極發(fā)生氧化反應(yīng)，是該電極反應(yīng)的逆反應(yīng)；
（4）①由電子守恒可知，電解M（NO₃）_x溶液時(shí)，某一極增加了agM，2M～2xe^-～xH₂O；
②由離子放電順序可知，電解含有0.01molCuSO₄和0.01molNaCl的混合溶液100ml，陽(yáng)極上氯離子和氫氧根離子放電生成氯氣和氧氣，2Cl^--2e^-=Cl₂↑，陰極上銅離子得電子，以此計(jì)算．

解答 解：（1）根據(jù)原電池在放電時(shí)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，再根據(jù)元素化合價(jià)變化，可判斷該電池負(fù)極發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)為Fe被氧化發(fā)生氧化反應(yīng)，正極為NiO₂，被還原發(fā)生還原反應(yīng)，此電池為堿性電池，在書寫電極反應(yīng)和總電池反應(yīng)方程式時(shí)不能出現(xiàn)H⁺，故放電時(shí)的電極反應(yīng)是：負(fù)極：Fe-2e^-+2OH^-=Fe（OH）₂，正極：NiO₂+2e^-+2H₂O=Ni（OH）₂+2OH^-，
故答案為：A；
（2）放電時(shí)的電極反應(yīng)是：負(fù)極：Fe-2e^-+2OH^-=Fe（OH）₂，正極反應(yīng)式：NiO₂+2e^-+2H₂O=Ni（OH）₂+2OH^-，所以pH增大，故答案為：增大；
（3）放電時(shí)正極發(fā)生還原反應(yīng)，正極反應(yīng)式為：NiO₂+2e^-+2H₂O=Ni（OH）₂+2OH^-，充電時(shí)該電極發(fā)生氧化反應(yīng)，是該電極反應(yīng)的逆反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：Ni（OH）₂+2OH^--2e^-=NiO₂+2H₂O，故答案為：Ni（OH）₂+2OH^--2e^-=NiO₂+2H₂O；
（4）①由電子守恒可知，電解M（NO₃）_x溶液時(shí)，某一極增加了agM，2M～2xe^-～xH₂O，則設(shè)M的相對(duì)原子質(zhì)量為y，
2M～2xe^-～xH₂O
2y       2 x
a         0.02mol
解得y=50ax，故答案為：50ax；
②電解含有0.01mol CuSO₄和0.01molNaCl的混合溶液100mL，電路中轉(zhuǎn)移了0.02mol e^-，
陽(yáng)極：2Cl^--2e^-=Cl₂↑，
       0.01mol  0.01mol   0.005mol
  4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，
0.01mol 0.01mol           0.0025mol
陰極：Cu²⁺+2e^-=Cu 
   0.01mol    0.02mol
所以陽(yáng)極上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積=（0.005mol+0.0025mol）×22.4L/mol=0.168L=168mL；
陽(yáng)極氫氧根離子減少0.01mol，則溶液中氫離子增加0.01mol，將電解后的溶液加水稀釋至1L，溶液中氫離子濃度=$\frac{0.01mol}{1L}$=0.01mol/L，溶液pH=2；
故答案為：168mL；2．

點(diǎn)評(píng) 本題以原電池為載體考查了化學(xué)電源新型電池，原電池的工作原理為依據(jù)，判斷該電池的正負(fù)極及電極反應(yīng)式．要學(xué)會(huì)從教材中找出知識(shí)點(diǎn)原型進(jìn)行知識(shí)遷移、解決問(wèn)題的方法，題目難度中等．