问题 问答题

有些化学反应的化学能能直接转化成电能

I.利用Fe+CuSO4=FeSO4+Cu反应,设计一个原电池:

(1)在右框中画出装置图(标明电解质溶液、正、负极和电极材料)

(2)下列说法中,正确的是______.(填字母)

A.电解质溶液中阳离子向负极移动    B.电子通过外导线由负极流向正极

C.当导线中有1mol电子通过时,理论上正极放出1g气体

D.若所选电极的质量相等,理论上两极质量差为60g,导线中有1mol电子通过

II.三套装置如图所示,A、B、C烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸.

(1)比较A、B、C中铁被腐蚀的速率,由快到慢的顺序为______;

(2)若C中电解质溶液是氯化钠溶液,则Fe电极的电极反应式为______;

III.目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池,其电池总反应可以表示为:Cd+2NiO(OH)+2H2

 2Ni(OH)2+Cd(OH)2

已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水但能溶于酸.

(1)以下说法中正确的是______①以上反应是可逆反应; ②以上反应不是可逆反应③充电时化学能转变为电能;④放电时化学能转变为电能.

(2)废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物,资料表明一节废镍镉电池可以使一平方米面积的耕地失去作用价值.在酸性土壤中这种污染特别严重,这是因为______

(3)另一种常用的电池是锂电池,锂是一种碱金属元素,其相对原子质量为7,由于它的比容量(单位质量电极材料所能转换的电量)特别大而广泛应用于心脏起搏器,一般使用时间可长达十年,它的负极用金属锂制成,电池总反应可表示为Li+MnO2=LiMnO2

锂电池中的电解质溶液需用非水溶剂配制,为什么这种电池不能使用电解质的水溶液______(请用化学方程式表示其原因).

答案

I.(1)在Fe+CuSO4=FeSO4+Cu反应中,Fe被氧化,应为原电池的负极,正极为活泼性较Fe弱的金属或非金属,电解质为CuSO4溶液,可设计原电池为,故答案为:

(2)A.电解质溶液中阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,故A错误;

B.原电池工作时,电子从负极经外电路流向正极,故B正确;

C.正极反应为Cu2++2e-=Cu,无气体生成,故C错误;

D.当有1mol电子通过时,负极铁的质量减少为

1
2
mol×56g/mol=28g,正极析出铜的质量为
1
2
mol×64g/mol=32g,质量差为60g,故答案为:B、D;

II.(1)B中铁为负极,发生电化学腐蚀,A为化学腐蚀,C铁为原电池的正极,不易被腐蚀,所以腐蚀速率由快到慢的顺序为B、A、C,故答案为:B、A、C;        

(2)若C中电解质溶液是氯化钠溶液,发生吸氧腐蚀,正极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-

故答案为:O2+2H2O+4e-=4OH-

III.(1)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池,充电时是将电能转化为化学能,放电时将电能转化为化学能,为不同条件下的反应,不是可逆反应,故答案为:②④;

(2)Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水但能溶于酸,在酸性土壤中生成生成Ni2+ 和Cd2+,导致污染特别严重,

故答案为:Ni(OH)2、Cd(OH)2可被酸溶解,生成Ni2+ 和Cd2+

(3)金属锂较活泼,易与水反应,反应的方程式为2Li+2H2O═2LiOH+H2↑,故答案为:2Li+2H2O═2LiOH+H2↑.

选择题
多项选择题 案例分析题