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、放電的化學方程式為：Li₄Ti₅O₁₂+3Li$?_{充電}^{放電}$ Li₇Ti₅ O₁₂．裝置（Ⅱ）為電解池的示意圖．當閉合K₁，斷開K₂時，Fe電極附近溶液先變紅．下列說法正確的是（　　）

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

Answer 1

分析 當閉合K₁，斷開K₂時，Fe電極附近溶液先變紅，說明Fe極生成OH^-，應為電解池的陰極，發生反應為：2H₂O+2e^-=H₂+2OH^-，石墨為電解池的陽極，發生：2Cl^--2e^-═Cl₂↑，則A為原電池的負極，電極反應式為3Li-3e^-═3Li⁺，B為原電池的正極，電極反應式為Li₄Ti₅O₁₂+3 Li⁺+3e^-═Li₇Ti₅O₁₂，以此解答該題．

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

點評 本題考查了原電池及電解池工作原理，難度較大，能準確判斷各電極的名稱及電極反應是解本題的關鍵，注意電極反應式的書寫，為易錯點．