Question

9．LiFePO₄電池中某電極的工作原理如圖：
（1）該電池的電解質(zhì)為能傳導(dǎo)Li⁺的固體材料．放電時(shí)該電極是電池的正極（填“正”或“負(fù)”），該電極反應(yīng)式為FePO₄+e^-+Li⁺=LiFePO₄．
（2）用此電池電解含有0.1mol/L CuSO₄和0.1mol/L NaCl的混合溶液100mL，假如電路中轉(zhuǎn)移了0.02mole-，且電解池的電極均為惰性電極，陽極產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是0.168L；該電解過程中陰極的電極反應(yīng)式為Cu²⁺+2e^-=Cu．
（3）鐵做陽極，碳做陰極電解飽和食鹽水，寫出電極反應(yīng)式和總電解方程式：
陽極：Fe-2e^-=Fe²⁺ 陰極：2H⁺+2e^-=H₂↑  總反應(yīng)：Fe+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Fe（OH）₂↓+H₂↑．

Answer 1

分析 （1）在原電池放電時(shí)，負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)得失電子確定正負(fù)極，根據(jù)反應(yīng)物、生成物書寫電極反應(yīng)式；
（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；
（3）鐵做陽極，碳做陰極電解飽和食鹽水，陽極Fe失電子，陰極氫離子得電子．

解答 解：（1）放電時(shí)，該裝置是原電池，F(xiàn)e元素化合價(jià)由+3價(jià)變?yōu)?2價(jià)，得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以該電極是正極，電極反應(yīng)式為FePO₄+e^-+Li⁺=LiFePO₄，
故答案為：正；FePO₄+e^-+Li⁺=LiFePO₄；
（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(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積=（0.005mol+0.0025mol）×22.4L/mol=0.168L；
故答案為：0.168；Cu²⁺+2e^-=Cu；
（3）鐵做陽極，碳做陰極電解飽和食鹽水，陽極Fe失電子生成亞鐵離子，則陽極的電極方程式為Fe-2e^-=Fe²⁺，陰極氫離子得電子生成氫氣，則陰極的電極方程式為：2H⁺+2e^-=H₂↑；溶液中生成Fe²⁺、H₂、和OH^-，則電解的總方程式為：Fe+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Fe（OH）₂↓+H₂↑；
故答案為：Fe-2e^-=Fe²⁺；2H⁺+2e^-=H₂↑；Fe+2H₂O$\frac{\underline{\;通電\;}}{\;}$Fe（OH）₂↓+H₂↑．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)電源新型電池，熟悉元素化合價(jià)是解本題關(guān)鍵，根據(jù)圖片中得失電子判斷正負(fù)極，再結(jié)合圖片書寫電極反應(yīng)式，注意根據(jù)電子守恒計(jì)算，題目難度不大．