Question

5．（1）依據(jù)反應(yīng)：2Ag⁺（aq）+Cu（s）=Cu²⁺（aq）+2Ag（s）設(shè)計(jì)的原電池如如圖甲所示．
①電極X的材料是Cu；Y溶液可以是AgNO₃溶液；
②在電池放電過(guò)程中，盛有飽和KCl瓊脂溶膠的鹽橋中，向CuSO₄溶液一端擴(kuò)散的離子是Cl^-（填離子符號(hào)）．
（2）①金屬腐蝕一般可分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕．炒過(guò)菜的鐵鍋未及時(shí)清洗容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕而生銹．請(qǐng)寫(xiě)出鐵鍋生銹過(guò)程的正極反應(yīng)式：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
②為了減緩某水庫(kù)鐵閘門被腐蝕的速率，可以采用如圖乙所示的方案，其中焊接在鐵閘門上的固體材料R可以采用C（填寫(xiě)字母序號(hào)）．
A．銅　　　 B．鈉　　　  C．鋅　　　D．石墨
③圖丙所示方案也可以減緩鐵閘門的腐蝕速率，則鐵閘門應(yīng)連接直流電源的負(fù)極．


（3）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A（填序號(hào)）．
A．NiO₂       B．Fe       C．Fe（OH）₂      D．Ni（OH）₂
②該電池放電時(shí)，正極附近溶液的PH增大（填增大、減小、不變）
③充電時(shí)該電池陽(yáng)極的電極反應(yīng)式Ni（OH）₂+2OH^--2e^-=NiO₂+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）含有鹽橋的原電池中，電極材料和相對(duì)應(yīng)電解質(zhì)溶液中陽(yáng)離子元素相同，原電池放電時(shí)，電子從負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極，負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，鹽橋中的陽(yáng)離子移向正極，陰離子移向負(fù)極；
（2）①生鐵的吸氧腐蝕中，負(fù)極上鐵失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上是氧氣得電子的還原反應(yīng)；
②在電解池的陰極上的金屬被保護(hù)，根據(jù)電解池的工作原理來(lái)回答；
（3）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(guò)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放電時(shí)的電極反應(yīng)是：負(fù)極：Fe-2e^-+2OH^-=Fe（OH）₂；
③放電時(shí)正極發(fā)生還原反應(yīng)，正極反應(yīng)式為：NiO₂+2e^-+2H₂O=Ni（OH）₂+2OH^-，充電時(shí)該電極發(fā)生氧化反應(yīng)，是該電極反應(yīng)的逆反應(yīng)．

解答 解：（1）①含有鹽橋的原電池中，電極材料和相對(duì)應(yīng)電解質(zhì)溶液中陽(yáng)離子元素相同，所以X為Cu，Y為AgNO₃溶液，故答案為：Cu；AgNO₃溶液；
②鹽橋中的陽(yáng)離子移向正極，陰離子移向負(fù)極，Cl^-移向負(fù)極向CuSO₄溶液一端擴(kuò)散，故答案為：Cl^-；
（2）①炒過(guò)菜的鐵鍋未及時(shí)清洗容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕而生銹，在鐵的吸氧腐蝕中，負(fù)極上鐵失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，F(xiàn)e=Fe²⁺2e^-，正極上是氧氣得電子的還原反應(yīng)，O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
②為了降低某水庫(kù)的鐵閘門被腐蝕的速率，可以讓金屬鐵做原電池的正極，其中焊接在鐵閘門上的固體材料R可以是比金屬鐵的活潑性強(qiáng)的金屬，鉀鈣鈉都不能做電極材料，故答案為：C；
③電解池的陰極上的金屬被保護(hù)，為降低鐵閘門的腐蝕速率，其中鐵閘門應(yīng)該連接在直流電源的負(fù)極，故答案為：負(fù)；
（3）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(shū)寫(xiě)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放電時(shí)的電極反應(yīng)是：負(fù)極：Fe-2e^-+2OH^-=Fe（OH）₂，所以pH增大，故答案為：增大；
③放電時(shí)正極發(fā)生還原反應(yīng)，正極反應(yīng)式為：NiO₂+2e^-+2H₂O=Ni（OH）₂+2OH^-，充電時(shí)該電極發(fā)生氧化反應(yīng)，是該電極反應(yīng)的逆反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：Ni（OH）₂+2OH^--2e^-=NiO₂+2H₂O，故答案為：Ni（OH）₂+2OH^--2e^-=NiO₂+2H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生鹽橋原電池的工作原理、金屬的腐蝕和防護(hù)方面的知識(shí)，鉛蓄電池相關(guān)知識(shí)，注意知識(shí)的遷移和應(yīng)用是關(guān)鍵，難度中等．