Question

高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通電池相比，該電池能較長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓．高鐵電池的總反應(yīng)為：請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O 

放電

充電

 3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4KOH．
（1）高鐵電池的負(fù)極材料是

 

．
（2）放電時(shí)，正極發(fā)生

 

（填“氧化”或“還原”）反應(yīng)；已知負(fù)極反應(yīng)為Zn-2e^-+2OH^-═Zn（OH）₂，則正極反應(yīng)為

 

．
（3）放電時(shí)，

 

（填“正”或“負(fù)”）極附近溶液的堿性增強(qiáng)．
（4）充電時(shí)，陰極的電極反應(yīng)式為

 

．
（5）充電時(shí)，理論上分析，每生成0.15moL K₂FeO₄轉(zhuǎn)移電子數(shù)為

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)電源新型電池

專題：

分析：（1）放電時(shí)，失電子化合價(jià)升高的金屬為負(fù)極材料；
（2）放電時(shí)，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電池反應(yīng)式減去負(fù)極電極反應(yīng)式得到正極電極反應(yīng)式；
（3）放電時(shí)，根據(jù)正負(fù)極電極反應(yīng)確定溶液堿性變化；
（4）充電時(shí)，陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，與原電池負(fù)極電極反應(yīng)相反；
（5）根據(jù)高鐵酸鉀和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計(jì)算．

解答： 解：（1）放電時(shí)，失電子化合價(jià)升高的金屬為負(fù)極材料，該電池反應(yīng)式中，放電時(shí)鋅元素化合價(jià)由0價(jià)變?yōu)?2價(jià)，所以負(fù)極材料是Zn，故答案為：Zn；
（2）放電時(shí)，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電池反應(yīng)式減去負(fù)極電極反應(yīng)式得到正極電極反應(yīng)式，電極反應(yīng)式為FeO₄^2-+3e^-+4H₂O═Fe（OH）₃+5OH^-，故答案為：還原；FeO₄^2-+3e^-+4H₂O═Fe（OH）₃+5OH^-；
（3）負(fù)極反應(yīng)為Zn-2e^-+2OH^-═Zn（OH）₂，正極反應(yīng)為FeO₄^2-+3e^-+4H₂O═Fe（OH）₃+5OH^-，根據(jù)電極反應(yīng)式知，正極附近有氫氧根離子生成，所以正極附近溶液堿性增強(qiáng)，故答案為：正；
（4）充電時(shí)，陰極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，與原電池負(fù)極電極反應(yīng)相反，所以電極反應(yīng)式為Zn（OH）₂+2e^-═Zn+2OH^-，故答案為：Zn（OH）₂+2e^-═Zn+2OH^-；
（5）充電時(shí)，理論上分析，每生成0.15moL K₂FeO₄轉(zhuǎn)移電子數(shù)=0.15mol×3×N_A/mol=0.45N_A，故答案為：0.45N_A．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了化學(xué)電源新型電池，根據(jù)元素化合價(jià)變化確定正負(fù)極、陰陽(yáng)極上發(fā)生的反應(yīng)，知道充電電池中正負(fù)極和陽(yáng)極、陰極電極反應(yīng)式的關(guān)系，難點(diǎn)是電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)，題目難度中等．