题目内容

新型锂离子电池材料Li2MSiO4(M为Fe，Co，Mn，Cu等)是一种发展潜力很大的电池电极材料。工业制备Li2MSiO4有两种方法。
方法一：固相法，2Li2SiO3＋FeSO4Li2FeSiO4＋Li2SO4＋SiO2。
方法二：溶胶－凝胶法，CH3COOLi、Fe(NO3)3、Si(OC2H5)4等试剂胶体干凝胶Li2FeSiO4。
(1)固相法中制备Li2FeSiO4过程采用惰性气体气氛，其原因是____________________________________________________。
(2)溶胶­凝胶法中，检查溶液中有胶体生成的方法是________；生产中，生成1 mol Li2FeSiO4整个过程转移电子的物质的量为________mol。
(3)以Li2FeSiO4和嵌有Li的石墨为电极材料，含锂的导电固体作电解质，构成电池的总反应式为Li＋LiFeSiO4Li2FeSiO4，则该电池的负极是________；充电时，阳极反应的电极反应式为________。
(4)使用(3)组装的电池必须先________。

　(1)防止Fe2＋被氧化成Fe3＋　(2)用一束强光照射溶液，从侧面能观察到一条光亮的通路　1　(3)嵌有Li的石墨　Li2FeSiO4－e－=LiFeSiO4＋Li＋　
(4)充电

解析

练习册系列答案
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Zn­MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2­NH4Cl混合溶液。
(1)该电池的负极材料是________。电池工作时，电子流向________(填“正极”或“负极”)。
(2)若ZnCl2­NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2＋，会加速其电极的腐蚀，其主要原因是______________________________________________。
欲除去Cu2＋，最好选用下列试剂中的________(填代号)。

A．NaOH B．Zn C．Fe D．NH3·H2O

工业废水中常含有一定量的Cr2O72-和CrO42-，它们会对人类及生态系统产生很大损害，必须进行处理。常用的处理方法之一是电解法。
(1)该法用Fe作电极电解含Cr2O72-的酸性废水，随着电解进行，在阴极附近溶液pH升高，产生Cr(OH)3沉淀。用Fe作电极的原因为                      。
(2)在阴极附近溶液pH升高的原因是(用电极反应解释)                   ，溶液中同时生成的沉淀还有                                          。

根据可逆反应：＋2I－＋2H＋＋I2＋H2­O，设计如下图所示实验装置。B烧杯中装有Na3AsO4和Na3AsO3溶液，A烧杯中装有I2和KI溶液。两烧杯中用一倒置的装有饱和KI溶液的U型管相连，该装置称为盐桥，其作用是避免两烧杯中的溶液相混合，又能使两烧杯中的溶液因相连通而导电。C1、C2棒为惰性电极。进行如下操作：

①向A溶液中逐滴加入浓HCl，发现电流计指针发生偏转；
②若改向B溶液中滴加40%的 NaOH溶液，发现电流计指针向相反方向偏转。
试回答以下问题：
（1）两次操作中，可以观察到电流计指针偏转方向相反，为什么？试用化学平衡原理解释之                                                                          ；
（2）操作①过程中，C1棒上发生的电极反应式为：                                ，操作②过程中C2棒上发生的电极反应式为：                                。

电浮选凝聚法是工业上采用的一种污水处理方法：保持污水的pH在5.0～6.0之间，通过电解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中的悬浮物带到水面形成浮渣层，刮去(或撇掉)浮渣层，即起到了浮选净化的作用。
某科研小组用电浮选凝聚法处理污水，设计装置示意图如下。

请回答下列问题。
(1)实验时若污水中离子浓度较小，导电能力较差，产生气泡速率缓慢，无法使悬浮物形成浮渣。此时，应向污水中加入适量的________。
a．H2SO4　　　   b．BaSO4　　　   c．Na2SO4
d．NaOH    e．CH3CH2OH
(2)电解池阳极的电极反应分别是：①__________；②4OH－－4e－=2H2O＋O2↑。
(3)电极反应①和②的生成物反应得到Fe(OH)3沉淀的离子方程式是________________。
(4)该熔融盐燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质，以CH4为燃料，空气为氧化剂，稀土金属材料为电极。已知负极的电极反应是CH4＋4CO32—－8e－=5CO2＋2H2O。
①正极的电极反应是____________________________________________。
②为了使该燃料电池长时间稳定运行，电池的电解质组成应保持稳定，电池工作时必须有部分A物质参加循环(见装置示意图)。A物质的化学式是____________________________________________________________。
(5)实验过程中，若在阴极产生了44.8 L(标准状况)气体，则熔融盐燃料电池消耗CH4(标准状况)________________________________________________L。

氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。
下图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定，请回答：

（1）氢氧燃料电池的能量转化主要形式是　　　　　　，在导线中电子流动方向为        　　　　　（用a、b 表示）。
（2）负极反应式为　　　　　　　　。
（3）电极表面镀铂粉的原因为　　　　　                      。
（4）该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：
Ⅰ.2Li+H22LiH
Ⅱ.LiH+H2O=LiOH+H2↑
①反应Ⅰ中的还原剂是　　　　　，反应Ⅱ中的氧化剂是　　　　　。
②由LiH与H2O作用，放出的224L（标准状况）H2用作电池燃料，若能量转化率为80％，则导线中通过电子的物质的量为　　　    　mol。

工业上采用的一种污水处理方法如下:保持污水的pH在5.0~6.0之间,通过电解生成Fe(OH)3沉淀。Fe(OH)3有吸附性,可吸附污物而沉积下来,具有净化水的作用。阴极产生的气泡把污水中悬浮物带到水面形成浮渣层,刮去(或撇掉)浮渣层,即起到了浮选净化的作用。某科研小组用该原理处理污水,设计装置示意图如图所示。

(1)实验时若污水中离子浓度较小,导电能力较差,产生气泡速率缓慢,无法使悬浮物形成浮渣。此时应向污水中加入适量的　　　　。 
a.H2SO4　b.CH3CH2OH　c.Na2SO4
d.NaOH　e.BaSO4
(2)电解池阳极实际发生了两个电极反应,其中一个反应生成一种无色气体,则阳极的电极反应式分别是Ⅰ.　　　　　　　;Ⅱ.　　　　　　　。 
(3)该燃料电池是以熔融碳酸盐为电解质,CH4为燃料,空气为氧化剂,稀土金属材料作电极。为了使该燃料电池长时间稳定运行,电池的电解质组成应保持稳定,电池工作时必须有部分A物质参加循环(见上图)。A物质的化学式是　　　　　　　　。 
(4)已知燃料电池中有1.6 g CH4参加反应,则C电极理论上生成气体　　　 L(标准状况)。 

某课外活动小组同学用下图装置进行实验，一段时间后在C电极表面有铜析出，试回答下列问题。

（1）A为电源的            极；
（2）E的电极反应式为：                 ；
（3）在常温下，现用丙装置给铁镀铜，当丙中铁表面析出铜的3.2g时，乙中溶液的PH值为        （假设溶液体积为1L）；
（4）在电解一段时间后在甲中加入适量      可以使溶液恢复到原来的浓度。
（5）利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4=2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为______________。

第三代混合动力车，可以用电动机、内燃机或二者结合推动车辆。汽车上坡或加速时，电动机提供推动力，降低汽油的消耗；在刹车或下坡时，电池处于充电状态。

(1)混合动力车目前一般使用镍氢电池，该电池中镍的化合物为正极，储氢金属(以M表示)为负极，碱液(主要为KOH)为电解质溶液。镍氢电池充放电原理示意如图，其总反应式为H2＋2NiOOH2Ni(OH)2。根据所给信息判断，混合动力车上坡或加速时，甲电
极周围溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)，该电极的电极反应_________。

(2)Cu2O是一种半导体材料，可通过如图所示的电解装置制取，电解总反应式为
2Cu＋H2OCu2O＋H2↑，阴极的电极反应式是_____________________。
用镍氢电池作为电源进行电解，当电池中有1 mol H2被消耗时，Cu2O的理论产量为______g。
(3)远洋轮船的钢铁船体在海水中易发生电化学腐蚀中的________腐蚀。为防止这种腐蚀，通常把船体与浸在海水里的Zn块相连，该方法叫 ________。

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