Question

蓄電池是一種可以反復(fù)充電、放電的裝置．有一種蓄電池在充電和放電時(shí)發(fā)生的反應(yīng)是：NiO₂+Fe+2H₂O

放電

充電

Fe（OH）₂+Ni（OH）₂
（1）若此蓄電池放電時(shí)，該電池某一電極發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)是

 

 （填序號(hào)）．
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(shí)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(shí)某一極增加了ag M，則金屬M(fèi)的相對(duì)原子質(zhì)量的計(jì)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(yáng)極產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況氣體

 

L；將電解后溶液加水稀釋至1L，此時(shí)溶液的pH=

 

．

Answer 1

分析：（1）依據(jù)電池反應(yīng)分析，充電為電解池，放電為原電池；放電過程中原電池的負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上發(fā)生還原反應(yīng)；
（2）放電是原電池反應(yīng)，NiO₂+Fe+2H₂O

放電

充電

Fe（OH）₂+Ni（OH）₂，負(fù)極：Fe-2e^-+2OH^-=Fe（OH）₂，正極：NiO₂+2e^-+2H₂O=Ni（OH）₂+2OH^-；工作一段時(shí)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(shí)，某一極增加了agM，2M～2xe^-～xH₂O；
②n（H₂O）=

0.36g

18g/mol

=0.02mol，電池轉(zhuǎn)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(yáng)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(jì)算．

解答：解（1）根據(jù)原電池在放電時(shí)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，再根據(jù)元素化合價(jià)變化，可判斷該電池負(fù)極發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)為Fe被氧化發(fā)生氧化反應(yīng)，正極為NiO₂，被還原發(fā)生還原反應(yīng)，此電池為堿性電池，在書寫電極反應(yīng)和總電池反應(yīng)方程式時(shí)不能出現(xiàn)H⁺，故放電時(shí)的電極反應(yīng)是：負(fù)極：Fe-2e^-+2OH^-=Fe（OH）₂，正極：NiO₂+2e^-+2H₂O=Ni（OH）₂+2OH^-，
故答案為：A；
（2）①負(fù)極：Fe-2e^-+2OH^-=Fe（OH）₂，正極：NiO₂+2e^-+2H₂O=Ni（OH）₂+2OH^-；
工作一段時(shí)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(shí)，某一極增加了agM，2M～2xe^-～xH₂O，則設(shè)M的相對(duì)原子質(zhì)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(zhuǎn)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(yáng)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(yáng)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(yáng)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(diǎn)評(píng)：本題考查了原電池、電解池原理的分析判斷和計(jì)算應(yīng)用，注意混合電解中電子守恒的計(jì)算應(yīng)用，掌握基礎(chǔ)是關(guān)鍵，題目難度中等．