Question

有些化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)能能直接轉(zhuǎn)化成電能
Ⅰ．利用Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu反應(yīng)，設(shè)計一個原電池：
（1）在右框中畫出裝置圖（標明電解質(zhì)溶液、正、負極和電極材料）；
（2）下列說法中，正確的是

B、D

．（填字母）
A．電解質(zhì)溶液中陽離子向負極移動    B．電子通過外導(dǎo)線由負極流向正極
C．當(dāng)導(dǎo)線中有1mol電子通過時，理論上正極放出1g氣體
D．若所選電極的質(zhì)量相等，理論上兩極質(zhì)量差為60g，導(dǎo)線中有1mol電子通過
Ⅱ．三套裝置如圖所示，A、B、C燒杯中分別盛有相同物質(zhì)的量濃度的稀硫酸．

（1）比較A、B、C中鐵被腐蝕的速率，由快到慢的順序為

B、A、C

；
（2）若C中電解質(zhì)溶液是氯化鈉溶液，則Fe電極的電極反應(yīng)式為

O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-

；
Ⅲ．目前常用的鎳（Ni）鎘（Cd）電池，其電池總反應(yīng)可以表示為：Cd+2NiO（OH）+2H₂O

放電

充電

2Ni（OH）₂+Cd（OH）₂
已知Ni（OH）₂和Cd（OH）₂均難溶于水但能溶于酸．
（1）以下說法中正確的是

②④

．
①以上反應(yīng)是可逆反應(yīng)； 
②以上反應(yīng)不是可逆反應(yīng)；
③充電時化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽?br />④放電時化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽?br />（2）廢棄的鎳鎘電池已成為重要的環(huán)境污染物，資料表明一節(jié)廢鎳鎘電池可以使一平方米面積的耕地失去作用價值．在酸性土壤中這種污染特別嚴重，這是因為

Ni（OH）₂、Cd（OH）₂可被酸溶解，生成Ni²⁺和Cd²⁺

（3）另一種常用的電池是鋰電池，鋰是一種堿金屬元素，其相對原子質(zhì)量為7，由于它的比容量（單位質(zhì)量電極材料所能轉(zhuǎn)換的電量）特別大而廣泛應(yīng)用于心臟起搏器，一般使用時間可長達十年，它的負極用金屬鋰制成，電池總反應(yīng)可表示為Li+MnO₂=LiMnO₂．
鋰電池中的電解質(zhì)溶液需用非水溶劑配制，為什么這種電池不能使用電解質(zhì)的水溶液

2Li+2H₂O═2LiOH+H₂↑

（請用化學(xué)方程式表示其原因）．

Answer 1

分析：Ⅰ在Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu反應(yīng)中，F(xiàn)e被氧化，應(yīng)為原電池的負極，正極為活潑性較Fe弱的金屬或非金屬，電解質(zhì)為CuSO₄溶液，原電池工作時，電子從負極經(jīng)外電路流向正極，溶液中陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，可根據(jù)電極反應(yīng)式計算電子轉(zhuǎn)移的量的多少；
Ⅱ（1）電化學(xué)腐蝕較化學(xué)腐蝕快，金屬得到保護時，腐蝕較慢；
（2）若C中電解質(zhì)溶液是氯化鈉溶液，發(fā)生吸氧腐蝕；
Ⅲ（1）根據(jù)可逆反應(yīng)的特征和可充電電池的工作原理解答；
（2）鎳鎘電池中含有重金屬離子，可污染環(huán)境；
（3）金屬鋰較活潑，易與水反應(yīng)．

解答：解：Ⅰ．（1）在Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu反應(yīng)中，F(xiàn)e被氧化，應(yīng)為原電池的負極，正極為活潑性較Fe弱的金屬或非金屬，電解質(zhì)為CuSO₄溶液，可設(shè)計原電池為，故答案為：；
（2）A．電解質(zhì)溶液中陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，故A錯誤；
B．原電池工作時，電子從負極經(jīng)外電路流向正極，故B正確；
C．正極反應(yīng)為Cu²⁺+2e^-=Cu，無氣體生成，故C錯誤；
D．當(dāng)有1mol電子通過時，負極鐵的質(zhì)量減少為

1

2

mol×56g/mol=28g，正極析出銅的質(zhì)量為

1

2

mol×64g/mol=32g，質(zhì)量差為60g，故答案為：B、D；
Ⅱ．（1）B中鐵為負極，發(fā)生電化學(xué)腐蝕，A為化學(xué)腐蝕，C鐵為原電池的正極，不易被腐蝕，所以腐蝕速率由快到慢的順序為B、A、C，故答案為：B、A、C；        
（2）若C中電解質(zhì)溶液是氯化鈉溶液，發(fā)生吸氧腐蝕，正極反應(yīng)為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，
故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
Ⅲ．（1）目前常用的鎳（Ni）鎘（Cd）電池，充電時是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，放電時將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，為不同條件下的反應(yīng)，不是可逆反應(yīng)，故答案為：②④；
（2）Ni（OH）₂和Cd（OH）₂均難溶于水但能溶于酸，在酸性土壤中生成生成Ni²⁺ 和Cd²⁺，導(dǎo)致污染特別嚴重，
故答案為：Ni（OH）₂、Cd（OH）₂可被酸溶解，生成Ni²⁺ 和Cd²⁺；
（3）金屬鋰較活潑，易與水反應(yīng)，反應(yīng)的方程式為2Li+2H₂O═2LiOH+H₂↑，故答案為：2Li+2H₂O═2LiOH+H₂↑．

點評：本題考查較為綜合，涉及原電池的涉及，金屬的腐蝕及防護以及新型化學(xué)電源，題目難度中等，注意有關(guān)基礎(chǔ)知識的積累，掌握電極方程式的書寫．