Question

(14分)金屬氫化物－鎳（MH—Ni）電池由于其高能、安全、無污染、無記憶效應、價格適宜，已成為目前最具發展前景的“綠色能源”電池之一，電池總反應為MH+NiOOH M+Ni(OH)₂，M為儲氫合金，MH為吸附了氫原子的儲氫合金。電解質溶液為濃KOH溶液。
(1)寫出放電時的負極反應_________________
(2)充電時，陽極的電極反應為__________________
鎳氫電池正極材料由Ni(OH)₂、碳粉、氧化鐵等涂覆在鋁箔上制成。某興趣小組對該電池電極材料進行資源回收研究，設計實驗流程如下：

已知：①NiCl₂易溶于水，Fe³⁺不能氧化Ni²⁺
②某溫度下一些金屬氫氧化物的K_sp及沉淀析出的理論pH如下表所示：

M(OH)x	Ksp	pH
		開始沉淀	沉淀完全
Al(OH)3	1.9×10-23	3.43	4.19
Fe(OH)3	3.8×10-38	2.53	2.94
Ni(OH)2	1.6×10-14	7.60	9.75

 
回答下列問題：
（3）根據上表數據判斷步驟②先析出的沉淀Ⅱ為              ，后析出的沉淀為Ⅲ為__________________（填化學式），則pH₁       pH₂（填填“>”、“=”或“<”），
（4）已知溶解度：NiC₂O₄ > NiC₂O₄·H₂O > NiC₂O₄·2H₂O，則③的化學方程式是         。
（5）④中陽極的電極反應為              ，驗證陽極產物的試劑為          。
（6）試寫出⑥的離子方程式                                         。

Answer 1

(1) MH-e^-+OH^-=H₂O+M  (2)Ni(OH)₂-e^-+OH^-=NiOOH+H₂O  (3)Fe(OH)₃ Al(OH)₃ ＜
（4）NiCl₂ + Na₂C₂O₄ + 2H₂O = NiC₂O₄^. 2H₂O↓ + 2NaCl
（5）2Cl^—2e^-=Cl₂↑；淀粉碘化鉀溶液（或其它合理答案）。
（6）2Ni(OH)₂ + 2OH^- + Cl₂ = 2Ni(OH)₃+ 2Cl^-

試題分析：（1）放電時，負極發生氧化反應，所以電極反應為：MH-e^-+OH^-=H₂O+M。
（2）充電時，陽極發生氧化反應，所以電極反應為：Ni(OH)₂-e^-+OH^-=NiOOH+H₂O
（3）根據Ksp可以看出當pH增大時，Fe(OH)₃最先沉淀，然后是Al(OH)₃最后是Ni(OH)₂。所以步驟②先析出的沉淀II是Fe(OH)₃后析出的沉淀III是Al(OH)₃。pH₁< pH₂。
（4）根據溶解度可知NiC₂O₄·2H₂O的溶解度最小，所以③的化學方程式為NiCl₂ + Na₂C₂O₄ + 2H₂O = NiC₂O₄^. 2H₂O↓ + 2NaCl。
（5）根據框圖可知D為NaCl溶液，所以電解時陽極反應為2Cl^—2e^-=Cl₂↑。檢驗陽極產物用淀粉碘化鉀溶液。
（6）根據框圖可知C為Ni(OH)₂，所以⑥的離子方程式為：2Ni(OH)₂+2OH^-+Cl₂=2Ni(OH)₃+
2Cl^-。
點評：本題綜合性強，難度較大，主要考查學生的分析能力和解題能力，是高考的熱點習題。