Question

5．（1）依據(jù)反應：2Ag⁺（aq）+Cu（s）=Cu²⁺（aq）+2Ag（s）設計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在電池放電過程中，盛有飽和KCl瓊脂溶膠的鹽橋中，向CuSO₄溶液一端擴散的離子是Cl^-（填離子符號）．
（2）①金屬腐蝕一般可分為化學腐蝕和電化學腐蝕．炒過菜的鐵鍋未及時清洗容易發(fā)生電化學腐蝕而生銹．請寫出鐵鍋生銹過程的正極反應式：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
②為了減緩某水庫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（填寫字母序號）．
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，則鐵閘門應連接直流電源的負極．


（3）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(fā)生的反應是：NiO₂+Fe+2H₂O$?_{放電}^{充電}$Fe（OH）₂+Ni（OH）₂．
①若此蓄電池放電時，該電池某一電極發(fā)生還原反應的物質(zhì)是A（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增大（填增大、減小、不變）
③充電時該電池陽極的電極反應式Ni（OH）₂+2OH^--2e^-=NiO₂+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）含有鹽橋的原電池中，電極材料和相對應電解質(zhì)溶液中陽離子元素相同，原電池放電時，電子從負極沿導線流向正極，負極上失電子發(fā)生氧化反應，正極上得電子發(fā)生還原反應，鹽橋中的陽離子移向正極，陰離子移向負極；
（2）①生鐵的吸氧腐蝕中，負極上鐵失電子發(fā)生氧化反應，正極上是氧氣得電子的還原反應；
②在電解池的陰極上的金屬被保護，根據(jù)電解池的工作原理來回答；
（3）①依據(jù)電池反應分析，充電為電解池，放電為原電池；放電過程中原電池的負極上失電子發(fā)生氧化反應，正極上發(fā)生還原反應；
②放電時的電極反應是：負極：Fe-2e^-+2OH^-=Fe（OH）₂；
③放電時正極發(fā)生還原反應，正極反應式為：NiO₂+2e^-+2H₂O=Ni（OH）₂+2OH^-，充電時該電極發(fā)生氧化反應，是該電極反應的逆反應．

解答 解：（1）①含有鹽橋的原電池中，電極材料和相對應電解質(zhì)溶液中陽離子元素相同，所以X為Cu，Y為AgNO₃溶液，故答案為：Cu；AgNO₃溶液；
②鹽橋中的陽離子移向正極，陰離子移向負極，Cl^-移向負極向CuSO₄溶液一端擴散，故答案為：Cl^-；
（2）①炒過菜的鐵鍋未及時清洗容易發(fā)生電化學腐蝕而生銹，在鐵的吸氧腐蝕中，負極上鐵失電子發(fā)生氧化反應，F(xiàn)e=Fe²⁺2e^-，正極上是氧氣得電子的還原反應，O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案為：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
②為了降低某水庫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，為降低鐵閘門的腐蝕速率，其中鐵閘門應該連接在直流電源的負極，故答案為：負；
（3）①根據(jù)原電池在放電時，負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應，再根據(jù)元素化合價變化，可判斷該電池負極發(fā)生反應的物質(zhì)為Fe被氧化發(fā)生氧化反應，正極為NiO₂，被還原發(fā)生還原反應，此電池為堿性電池，在書寫電極反應和總電池反應方程式時不能出現(xiàn)H⁺，故放電時的電極反應是：負極：Fe-2e^-+2OH^-=Fe（OH）₂，正極：NiO₂+2e^-+2H₂O=Ni（OH）₂+2OH^-，
故答案為：A；
②放電時的電極反應是：負極：Fe-2e^-+2OH^-=Fe（OH）₂，所以pH增大，故答案為：增大；
③放電時正極發(fā)生還原反應，正極反應式為：NiO₂+2e^-+2H₂O=Ni（OH）₂+2OH^-，充電時該電極發(fā)生氧化反應，是該電極反應的逆反應，電極反應式為：Ni（OH）₂+2OH^--2e^-=NiO₂+2H₂O，故答案為：Ni（OH）₂+2OH^--2e^-=NiO₂+2H₂O．

點評 本題考查學生鹽橋原電池的工作原理、金屬的腐蝕和防護方面的知識，鉛蓄電池相關知識，注意知識的遷移和應用是關鍵，難度中等．