题目内容
【题目】化学与人类生产和生活中密切相关,掌握有关的化学基础知识可以改善我们的生活。
【I】日常生活中使用的各种电池就是利用化学反应将化学能转化为电能,各种各样的电池的发展是化学对人类的一项重大贡献。请回答下列有关化学电源的问题:
(1)下列有关电池的叙述中正确的是___________。
A.锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细 B.氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能
C.甲烷燃料电池工作时甲烷在负极被氧化 D.太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅
(2)锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。下列有关叙述正确的是( )
A.铜电极上发生氧化反应
B.电池工作一段时间后,甲池的c(SO42-)减小
C.电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加
D.甲池中的阳离子向乙池移动,保持溶液中电荷平衡
【II】自来水厂生产自来水时,需要用到净水剂,对水进行消毒杀菌处理。
(3)高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型多功能水处理剂。工业上有多种方法制备高铁酸钾,其中一种方法是在氢氧化钾溶液中用次氯酸钠氧化氢氧化铁。该反应的可用离子方程式表示为___________。
(4)用高铁酸钾和锌制成的高铁碱性电池,能储存比普通碱性电池多50%的电能,己知该电池的总反应为2K2FeO4+3Zn=Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2,则负极的电极反应是______________。
【答案】(1)C;
(2)CD;
(3)2Fe(OH)3+3ClO- +4OH- =2FeO42-+3Cl-+5H2O;
(4)3Zn—6e-+10OH- =ZnO+2ZnO22--+5H2O。
【解析】
试题分析:I(1)A.锌锰干电池中碳棒为正极,所以电池工作一段时间后碳棒质量不变,错误;B.氢氧燃料电池可将化学能转变为电能,错误;C.甲烷燃料电池工作时甲烷在负极失去电子,被氧化,正确;D.太阳能电池的主要材料是高纯度的硅,错误;(2)在Cu—Zn原电池中,金属活动性:Zn>Cu,所以Zn是负极,Cu是正极,A.正极铜电极上发生还原反应,错误;B.电池工作一段时间后,甲池中Zn2+浓度增大,所以根据同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引的原则,溶液中SO42-向负极区移动,故甲池的c(SO42-)增大,错误;C.电池工作一段时间后,乙池中Cu2+不断放电,产生Cu单质在电极上附着。由于交换膜是阳离子膜,所以溶液中的Zn2+会进入到乙池,根据Zn、Cu电子转移及摩尔质量可知溶液的总质量增加,正确;D.乙池中Cu2+放电,甲池中的不断产生Zn2+,为使溶液呈电中性,则甲池的阳离子向乙池移动,从而保持溶液中电荷平衡,正确;【II】(3)高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型多功能水处理剂。工业上有多种方法制备高铁酸钾,其中一种方法是在氢氧化钾溶液中用次氯酸钠氧化氢氧化铁。根据电子守恒及电荷守恒、原子守恒,可得该反应的离子方程式为2Fe(OH)3+3ClO- +4OH- =2FeO42-+3Cl-+5H2O;(4)用高铁酸钾和锌制成的高铁碱性电池,能储存比普通碱性电池多50%的电能,己知该电池的总反应为2K2FeO4+3Zn=Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2,根据总反应方程式可知Zn元素化合价升高,失去电子,发生氧化反应,Zn作负极,根据总反应式可知,负极的电极反应是3Zn—6e-+10OH- =ZnO+2ZnO22--+5H2O。