Question

蓄电池是一种可以反复充电、放电的装置．有一种蓄电池在充电和放电时发生的反应为NiO₂+Fe+2H₂O

放电

充电

Fe（OH）₂+Ni（OH）₂：
（1）该蓄电池放电时，发生还原反应的物质是

 

（填字母，下同）．
A．NiO₂             B．Fe             C．Fe（OH）₂            D．Ni（OH）₂
（2）下列有关该电池的说法中正确的是

 

．
A．放电时电解质溶液显强酸性
B．放电时5.6g Fe全部转化为Fe（OH）₂时，外电路中通过了0.2mol电子
C．充电时阳极反应为Ni（OH）₂+2OH^--2e^-═NiO₂+2H₂O
D．充电时阴极附近溶液的碱性保持不变
（3）用此蓄电池电解含有0.01mol CuSO₄和0.01mol NaCl的混合溶液100mL，电解池的电极均为惰性电极．当溶液中的Cu²⁺全部转化成Cu时，阳极产生的气体在标准状况下的体积为

 

；将电解后的溶液加水稀释至1L，此时溶液的pH=

 

．
（4）用此蓄电池进行电解，且电解池的电极均为铜电极，电解质溶液为浓碱液与NaCl溶液的混合液，电解一段时间后，同学们惊奇地发现，阳极附近不是生成蓝色沉淀，而是生成红色沉淀，查阅资料得知该红色沉淀是Cu₂O．写出该阳极上的电极反应式：

 

．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理,电解原理

专题：电化学专题

分析：（1）依据电池反应分析，充电为电解池，放电为原电池；放电过程中原电池的负极上失电子发生氧化反应，正极上发生还原反应；
（2）A．放电时生成Fe（OH）₂、（OH）₂；
B．放电时5.6g Fe全部转化为Fe（OH）₂时，即0.1molFe被氧化，结合Fe-2e^-+2OH^-=Fe（OH）₂计算；
C．充电时阳极发生氧化反应生成NiO₂；
D．充电时阴极发生Fe（OH）₂+2e^-=Fe+2OH^-，附近溶液的碱性保持增强；
（3）由离子放电顺序可知，电解含有0.01molCuSO₄和0.01molNaCl的混合溶液100ml，阳极上氯离子和氢氧根离子放电生成氯气和氧气，2Cl^--2e^-=Cl₂↑，阴极上铜离子得电子，以此计算；
（4）由题意可知电解池的电极均为铜电极，电解质溶液为浓碱液与NaCl溶液的混合液，阳极生成Cu₂O和水．

解答： 解：（1）根据原电池在放电时，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，再根据元素化合价变化，可判断该电池负极发生反应的物质为Fe被氧化发生氧化反应，正极为NiO₂，被还原发生还原反应，此电池为碱性电池，在书写电极反应和总电池反应方程式时不能出现H⁺，故放电时的电极反应是：负极：Fe-2e^-+2OH^-=Fe（OH）₂，正极：NiO₂+2e^-+2H₂O=Ni（OH）₂+2OH^-，
故答案为：A；          
（2）A．放电时生成Fe（OH）₂、（OH）₂，电解质溶液显强碱性，故A错误；
B．放电时5.6g Fe全部转化为Fe（OH）₂时，即0.1molFe被氧化，则由Fe-2e^-+2OH^-=Fe（OH）₂可知，外电路中通过了0.2mol电子，故B正确；
C．充电时阳极发生氧化反应生成NiO₂，电极方程式为Ni（OH）₂+2OH^--2e^-═NiO₂+2H₂O，故C正确；
D．充电时阴极发生Fe（OH）₂+2e^-=Fe+2OH^-，附近溶液的碱性保持增强，故D错误．
故答案为：BC；           
（3）电解含有0.01mol CuSO₄和0.01molNaCl的混合溶液100mL，电路中转移了0.02mol e^-，
阳极：2Cl^--2e ^-=Cl₂↑，
0.01mol 0.01mol 0.005mol
     4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，
0.01mol 0.01mol 0.0025mol
阴极：Cu²⁺+2e^-=Cu
0.01mol 0.02mol
所以阳极上生成的气体在标准状况下的体积=（0.005mol+0.0025mol）×22.4L/mol=0.168L，
阳极氢氧根离子减少0.01mol，则溶液中氢离子增加0.01mol，将电解后的溶液加水稀释至1L，溶液中氢离子浓度=

0.01mol

1L

=0.01mol/L，溶液PH=2，
故答案为：0.168L；2；                
（4）由题意可知电解池的电极均为铜电极，电解质溶液为浓碱液与NaCl溶液的混合液，阳极生成Cu₂O和水，电极方程式为2Cu+2OH^--2e^-=Cu₂O+H₂O，
故答案为：2Cu+2OH^--2e^-=Cu₂O+H₂O．

点评：本题综合考查原电池、电解池知识，为高考常见题型和高频考点，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，本题注意把握原电池的工作原理，易错点为（3），注意计算方法的体会，难度中等．