Question

3．三氧化二镍（Ni₂O₃）可用于制造高能电池，其电解法制备过程如下：用NaOH调NiCl₂溶液pH至7.5，加放适量硫酸钠后进行电解．电解过程中产生的Cl₂在弱碱性条件下生成ClO^-，把二价镍氧化为三价镍．      
（1）该电解池的阳极材料可选用C（填序号）
A．铁       B．Cu       C．石墨          D．镍
（2）加放适量硫酸钠的作用是增加离子浓度，增强溶液的导电能力
（3）电解过程中，阴极附近溶液的pH升高，阳极附近溶液的pH降低（填“升高”、“不变”、“降低”）．
（4）写出Ni²⁺转化为Ni³⁺的离子方程式：2Ni²⁺+ClO^-+H₂O=2Ni³⁺+Cl^-+2OH^-
（5）铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：Fe+Ni₂O₃+3H₂O $?_{充电}^{放电}$Fe（OH）₂+2Ni（OH）₂．
写出下列电极反应式：
①放电时的正极：Ni₂O₃+3H₂O+2e^-=2Ni（OH）₂+2OH^-
②充电时的阴极：Fe（OH）₂+2e^-=Fe+2OH^-
（6）电池充电时，电池的负极应接外电源的负极（填正极或负极）

Answer 1

分析 （1）根据题意：制备Ni₂O₃的方法是电解NiCl₂得Ni³⁺，在阳极上是Ni元素失电子的过程，据此判断阳极材料；
（2）硫酸钠是一种强电解质，溶液的导电能力强；
（3）根据电解池阴极上和阳极上的电极反应来判断；
（4）电解过程中产生的Cl₂在弱碱性条件下生成ClO^-，把二价镍氧化为三价镍，据此书写方程式；
（5）原电池的正极上发生得电子的还原反应，电解池的阴极上发生得电子的还原反应；
（6）原电池的负极发生氧化反应，电解池的阴极反应的逆反应是氧化反应，据此确定充电时，电极的连接情况．

解答 解：（1）根据题意：制备Ni₂O₃的方法是电解NiCl₂得Ni³⁺，在阳极上是Ni元素失电子的过程，所以阳极材料是惰性电极材料，故答案为：C；
（2）硫酸钠是一种强电解质，向其中加入硫酸钠，是为了增加离子浓度，增强溶液的导电能力，故答案为：增加离子浓度，增强溶液的导电能力；
（3）电解过程中，阴极反应：2H⁺+2e^-=H₂↑，促进水的电离，氢氧根离子浓度增大，该极附近溶液的pH升高，阳极反应：2Cl-2e^-=Cl₂↑，电解过程中阳极附近生成的氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，溶液的pH降低，故答案为：升高；降低；
（4）电解过程中产生的Cl₂在弱碱性条件下生成ClO^-，把二价镍氧化为三价镍，即2Ni²⁺+ClO^-+H₂O=2Ni³⁺+Cl^-+2OH^-，故答案为：2Ni²⁺+ClO^-+H₂O=2Ni³⁺+Cl^-+2OH^-；
（5）①放电时，原电池的正极上发生得电子的还原反应Ni₂O₃+3H₂O+2e^-=2Ni（OH）₂+2OH^-，故答案为：Ni₂O₃+3H₂O+2e^-=2Ni（OH）₂+2OH^-；
②充电时，电解池的阴极反应的逆反应是氧化反应：Fe（OH）₂+2e^-=Fe+2 OH^-，故答案为：Fe（OH）₂+2e^-=Fe+2 OH^-；
（6）二次电池充电时，电池的负极和电源的负极相连，故答案为：负极．

点评 本题考查了原电池、电解池的知识，该考点是高考考查的重点和难点，侧重于学生的分析能力的考查，本题有一定的综合性，难度适中．