Question

（12分）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 + 2H₂OFe(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）該電池放電時，正極附近溶液的PH     （填增大、減小、不變）
（3）充電時該電池陽極的電極反應式           
（4）用此蓄電池分別電解以下兩種溶液，假如電路中轉移了0.02 mole^-，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g M，則金屬M的相對原子質量為                                        （用含“、x”的表達式表示）。             
②電解含有0.01 mol CuSO₄和0.01 mol NaCl的混合溶液100mL，陽極產生的氣體在標準狀況下的體積是        ；將電解后的溶液加水稀釋至1L，此時溶液的PH=        。

Answer 1

（1） A    (2) 增大 （3） Ni(OH)₂ -2e + 2OH^- ="=" NiO₂ + 2H₂O
(4)  50xa     168ml  (無單位不給分）   2

試題分析：（1）得到電子，化合價較低的反應是還原反應，原電池中正極得到電子，發生還原反應，負極失去電子，發生氧化反應，所以根據總的反應式可知，鐵是負極，氧化鎳是正極，答案選A。
（2）正極是氧化鎳得到電子，生成氫氧化鎳，電極反應式是NiO₂ + 2H₂O -2e^－＝Ni(OH)₂ + 2OH^-，所以該電池放電時，正極附近溶液的PH增大。
（3）充電相當于放電的逆反應，所以陽極電極反應式就是原電池中正極反應式的逆反應，即Ni(OH)₂ -2e + 2OH^- ="=" NiO₂ + 2H₂O。
（4）①根據硝酸鹽的化學式可知，M的化合價是＋x價，失去0.02mol電子，所以M的相對原子質量是ax÷0.02＝50ax。
②陽極首先是氯離子放電生成氯氣，然后是OH^－放電生成氧氣。氯離子的物質的量是0.01mol，失去0.01mol電子，所以OH^－失去電子的物質的量是0.02mol－0.01mol＝0.01mol，因此氯氣是0.005mol、氧氣是0.0025mol，在標準狀況下的體積是0.0075mol×22.4L/mol＝0.168L。陰極銅離子放電，失去0.01mol×2＝0.02mol電子，所以此時溶液中的氫離子不放電，因此反應中生成的氫離子的物質的量就是電解硫酸銅溶液時生成的氫離子，物質的量是0.01mol，濃度是0.01mol÷1L＝0.01mol/L，pH＝2。
點評：在進行電化學的有關計算時，必須準確判斷出電極產物，這主要是依據離子的放電順序進行判斷。最后還需要通過電子的得失守恒進行計算。