Question

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生的反應是：NiO₂+Fe+2H₂O

放電

充電

Fe（OH）₂+Ni（OH）₂
（1）若此蓄電池放電時，該電池某一電極發生還原反應的物質是

 

 （填序號）．
A．NiO₂    B．Fe    C．Fe（OH）₂    D．Ni（OH）₂
（2）假如用此蓄電池分別用來電解以下兩種溶液，工作一段時間后都分別消耗0.36g水，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溶液時某一極增加了ag M，則金屬M的相對原子質量的計算式為

 

（用“a”、“x”表示）．
②電解含有0.01mol CuSO₄和0.01mol NaCl的混合溶液100mL，陽極產生標準狀況氣體

 

L；將電解后溶液加水稀釋至1L，此時溶液的pH=

 

．

Answer 1

分析：（1）依據電池反應分析，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生氧化反應，正極上發生還原反應；
（2）放電是原電池反應，NiO₂+Fe+2H₂O

放電

充電

Fe（OH）₂+Ni（OH）₂，負極：Fe-2e^-+2OH^-=Fe（OH）₂，正極：NiO₂+2e^-+2H₂O=Ni（OH）₂+2OH^-；工作一段時間后蓄電池都分別消耗0.72gH₂O，n（H₂O）=

0.36g

18g/mol

=0.02mol，
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；
②n（H₂O）=

0.36g

18g/mol

=0.02mol，電池轉移電子為0.04mol，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）根據原電池在放電時，負極發生氧化反應，正極發生還原反應，再根據元素化合價變化，可判斷該電池負極發生反應的物質為Fe被氧化發生氧化反應，正極為NiO₂，被還原發生還原反應，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）①負極：Fe-2e^-+2OH^-=Fe（OH）₂，正極：NiO₂+2e^-+2H₂O=Ni（OH）₂+2OH^-；
工作一段時間后蓄電池都分別消耗0.72gH₂O，n（H₂O）=

0.36g

18g/mol

=0.02mol；
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M的相對原子質量為y，
2M～2xe^-～xH₂O
2y        x
a         0.02mol
解得y=25ax，故答案為：25ax；
②n（H₂O）=

0.36g

18g/mol

=0.02mol，電池轉移電子為0.04mol，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↑，陰極上銅離子放電，
陽極上：
    2Cl^--2e^-=Cl₂↑，4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，
    2    2    1                4        1
0.01mol 0.01mol 0.005mol       0.03mol   0.0075mol
則陽極生成0.0125mol氣體，體積為0.0125mol×22.4L/mol=0.28L，
陰極上：
     Cu²⁺+2e^-=Cu          
     1   2    1              
0.01mol 0.02mol 0.01mol  
    2H⁺+2e^-=H₂↑
  2      2    1
0.02mol  0.02mol
則氫氧根離子失電子減少0.03mol，氫離子增加0.03mol，陰極減小氫離子0.02mol，所以溶液中氫離子增加0.01mol；
c（H⁺）=

0.01mol

0.1L

=0.1mol/L，所以pH=1，
故答案為：0.28；1．

點評：本題考查了原電池、電解池原理的分析判斷和計算應用，注意混合電解中電子守恒的計算應用，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．