Question

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

B、D

．（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

B、A、C

；
（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

O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-

；
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）+2H₂O

放电

充电

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

②④

．
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

Ni（OH）₂、Cd（OH）₂可被酸溶解，生成Ni²⁺和Cd²⁺

（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

2Li+2H₂O═2LiOH+H₂↑

（请用化学方程式表示其原因）．

Answer 1

分析：Ⅰ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，原电池工作时，电子从负极经外电路流向正极，溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，可根据电极反应式计算电子转移的量的多少；
Ⅱ（1）电化学腐蚀较化学腐蚀快，金属得到保护时，腐蚀较慢；
（2）若C中电解质溶液是氯化钠溶液，发生吸氧腐蚀；
Ⅲ（1）根据可逆反应的特征和可充电电池的工作原理解答；
（2）镍镉电池中含有重金属离子，可污染环境；
（3）金属锂较活泼，易与水反应．

解答：解：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↑．

点评：本题考查较为综合，涉及原电池的涉及，金属的腐蚀及防护以及新型化学电源，题目难度中等，注意有关基础知识的积累，掌握电极方程式的书写．