Question

蓄電池是一種可以反復充電、放電的裝置．有一種蓄電池在充電和放電時發生的反應為NiO₂+Fe+2H₂O

放電

充電

Fe（OH）₂+Ni（OH）₂：
（1）該蓄電池放電時，發生還原反應的物質是

 

（填字母，下同）．
A．NiO₂             B．Fe             C．Fe（OH）₂            D．Ni（OH）₂
（2）下列有關該電池的說法中正確的是

 

．
A．放電時電解質溶液顯強酸性
B．放電時5.6g Fe全部轉化為Fe（OH）₂時，外電路中通過了0.2mol電子
C．充電時陽極反應為Ni（OH）₂+2OH^--2e^-═NiO₂+2H₂O
D．充電時陰極附近溶液的堿性保持不變
（3）用此蓄電池電解含有0.01mol CuSO₄和0.01mol NaCl的混合溶液100mL，電解池的電極均為惰性電極．當溶液中的Cu²⁺全部轉化成Cu時，陽極產生的氣體在標準狀況下的體積為

 

；將電解后的溶液加水稀釋至1L，此時溶液的pH=

 

．
（4）用此蓄電池進行電解，且電解池的電極均為銅電極，電解質溶液為濃堿液與NaCl溶液的混合液，電解一段時間后，同學們驚奇地發現，陽極附近不是生成藍色沉淀，而是生成紅色沉淀，查閱資料得知該紅色沉淀是Cu₂O．寫出該陽極上的電極反應式：

 

．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理,電解原理

專題：電化學專題

分析：（1）依據電池反應分析，充電為電解池，放電為原電池；放電過程中原電池的負極上失電子發生氧化反應，正極上發生還原反應；
（2）A．放電時生成Fe（OH）₂、（OH）₂；
B．放電時5.6g Fe全部轉化為Fe（OH）₂時，即0.1molFe被氧化，結合Fe-2e^-+2OH^-=Fe（OH）₂計算；
C．充電時陽極發生氧化反應生成NiO₂；
D．充電時陰極發生Fe（OH）₂+2e^-=Fe+2OH^-，附近溶液的堿性保持增強；
（3）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，以此計算；
（4）由題意可知電解池的電極均為銅電極，電解質溶液為濃堿液與NaCl溶液的混合液，陽極生成Cu₂O和水．

解答： 解：（1）根據原電池在放電時，負極發生氧化反應，正極發生還原反應，再根據元素化合價變化，可判斷該電池負極發生反應的物質為Fe被氧化發生氧化反應，正極為NiO₂，被還原發生還原反應，此電池為堿性電池，在書寫電極反應和總電池反應方程式時不能出現H⁺，故放電時的電極反應是：負極：Fe-2e^-+2OH^-=Fe（OH）₂，正極：NiO₂+2e^-+2H₂O=Ni（OH）₂+2OH^-，
故答案為：A；          
（2）A．放電時生成Fe（OH）₂、（OH）₂，電解質溶液顯強堿性，故A錯誤；
B．放電時5.6g Fe全部轉化為Fe（OH）₂時，即0.1molFe被氧化，則由Fe-2e^-+2OH^-=Fe（OH）₂可知，外電路中通過了0.2mol電子，故B正確；
C．充電時陽極發生氧化反應生成NiO₂，電極方程式為Ni（OH）₂+2OH^--2e^-═NiO₂+2H₂O，故C正確；
D．充電時陰極發生Fe（OH）₂+2e^-=Fe+2OH^-，附近溶液的堿性保持增強，故D錯誤．
故答案為：BC；           
（3）電解含有0.01mol CuSO₄和0.01molNaCl的混合溶液100mL，電路中轉移了0.02mol e^-，
陽極：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
所以陽極上生成的氣體在標準狀況下的體積=（0.005mol+0.0025mol）×22.4L/mol=0.168L，
陽極氫氧根離子減少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=

0.01mol

1L

=0.01mol/L，溶液PH=2，
故答案為：0.168L；2；                
（4）由題意可知電解池的電極均為銅電極，電解質溶液為濃堿液與NaCl溶液的混合液，陽極生成Cu₂O和水，電極方程式為2Cu+2OH^--2e^-=Cu₂O+H₂O，
故答案為：2Cu+2OH^--2e^-=Cu₂O+H₂O．

點評：本題綜合考查原電池、電解池知識，為高考常見題型和高頻考點，側重于學生的分析能力和計算能力的考查，本題注意把握原電池的工作原理，易錯點為（3），注意計算方法的體會，難度中等．