Question

11．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(fā)生的反應是：
NiO₂+Fe+2H₂O$?_{充電}^{放電}$Fe（OH）₂+Ni（OH）₂．
（1）若此蓄電池放電時，該電池某一電極發(fā)生還原反應的物質(zhì)是A（填序號）．
A．NiO₂B．FeC．Fe（OH）₂D．Ni（OH）₂
（2）該電池放電時，正極附近溶液的pH增大（填增大、減小、不變）．
（3）充電時該電池陽極的電極反應式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，試回答下列問題．
①電解M（NO₃）_x溶液時某一電極增加了ag M，則金屬M的相對原子質(zhì)量為50ax（用含“a、x”的表達式表示）．
②電解含有0.01mol CuSO₄和0.01mol NaCl的混合溶液100mL，陽極產(chǎn)生的氣體在標準狀況下的體積是168mL；將電解后的溶液加水稀釋至1L，此時溶液的pH=2．

Answer 1

分析 （1）依據(jù)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(fā)生氧化反應，正極上發(fā)生還原反應；
（2）放電時的電極反應是：負極：Fe-2e^-+2OH^-=Fe（OH）₂；
（3）放電時正極發(fā)生還原反應，正極反應式為：NiO₂+2e^-+2H₂O=Ni（OH）₂+2OH^-，充電時該電極發(fā)生氧化反應，是該電極反應的逆反應；
（4）①由電子守恒可知，電解M（NO₃）_x溶液時，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．

解答 解：（1）根據(jù)原電池在放電時，負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應，再根據(jù)元素化合價變化，可判斷該電池負極發(fā)生反應的物質(zhì)為Fe被氧化發(fā)生氧化反應，正極為NiO₂，被還原發(fā)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(xiàn)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）放電時的電極反應是：負極：Fe-2e^-+2OH^-=Fe（OH）₂，正極反應式：NiO₂+2e^-+2H₂O=Ni（OH）₂+2OH^-，所以pH增大，故答案為：增大；
（3）放電時正極發(fā)生還原反應，正極反應式為：NiO₂+2e^-+2H₂O=Ni（OH）₂+2OH^-，充電時該電極發(fā)生氧化反應，是該電極反應的逆反應，電極反應式為：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，某一極增加了agM，2M～2xe^-～xH₂O，則設(shè)M的相對原子質(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=168mL；
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=$\frac{0.01mol}{1L}$=0.01mol/L，溶液pH=2；
故答案為：168mL；2．

點評 本題以原電池為載體考查了化學電源新型電池，原電池的工作原理為依據(jù)，判斷該電池的正負極及電極反應式．要學會從教材中找出知識點原型進行知識遷移、解決問題的方法，題目難度中等．