Question

(14分)金属氢化物－镍（MH—Ni）电池由于其高能、安全、无污染、无记忆效应、价格适宜，已成为目前最具发展前景的“绿色能源”电池之一，电池总反应为MH+NiOOH M+Ni(OH)₂，M为储氢合金，MH为吸附了氢原子的储氢合金。电解质溶液为浓KOH溶液。

(1)写出放电时的负极反应_________________

(2)充电时，阳极的电极反应为__________________

镍氢电池正极材料由Ni(OH)₂、碳粉、氧化铁等涂覆在铝箔上制成。某兴趣小组对该电池电极材料进行资源回收研究，设计实验流程如下：

已知：①NiCl₂易溶于水，Fe³⁺不能氧化Ni²⁺

②某温度下一些金属氢氧化物的K_sp及沉淀析出的理论pH如下表所示：

M(OH)x	Ksp	pH
开始沉淀	沉淀完全
Al(OH)3	1.9×10-23	3.43	4.19
Fe(OH)3	3.8×10-38	2.53	2.94
Ni(OH)2	1.6×10-14	7.60	9.75

 

回答下列问题：

（3）根据上表数据判断步骤②先析出的沉淀Ⅱ为               ，后析出的沉淀为Ⅲ为__________________（填化学式），则pH₁        pH₂（填填“>”、“=”或“<”），

（4）已知溶解度：NiC₂O₄ > NiC₂O₄·H₂O > NiC₂O₄·2H₂O，则③的化学方程式是          。

（5）④中阳极的电极反应为               ，验证阳极产物的试剂为           。

（6）试写出⑥的离子方程式                                          。

 

Answer 1

【答案】

(1) MH-e^-+OH^-=H₂O+M  (2)Ni(OH)₂-e^-+OH^-=NiOOH+H₂O  (3)Fe(OH)₃ Al(OH)₃  ＜

（4）NiCl₂ + Na₂C₂O₄ + 2H₂O = NiC₂O₄^. 2H₂O↓ + 2NaCl

（5）2Cl^—2e^-=Cl₂↑；淀粉碘化钾溶液（或其它合理答案）。

（6）2Ni(OH)₂ + 2OH^- + Cl₂ = 2Ni(OH)₃+ 2Cl^-

【解析】

试题分析：（1）放电时，负极发生氧化反应，所以电极反应为：MH-e^-+OH^-=H₂O+M。

（2）充电时，阳极发生氧化反应，所以电极反应为：Ni(OH)₂-e^-+OH^-=NiOOH+H₂O

（3）根据Ksp可以看出当pH增大时，Fe(OH)₃ 最先沉淀，然后是Al(OH)₃ 最后是Ni(OH)₂。所以步骤②先析出的沉淀II是Fe(OH)₃后析出的沉淀III是Al(OH)₃。pH₁< pH₂。

（4）根据溶解度可知NiC₂O₄·2H₂O的溶解度最小，所以③的化学方程式为NiCl₂ + Na₂C₂O₄ + 2H₂O = NiC₂O₄^. 2H₂O↓ + 2NaCl。

（5）根据框图可知D为NaCl溶液，所以电解时阳极反应为2Cl^—2e^-=Cl₂↑。检验阳极产物用淀粉碘化钾溶液。

（6）根据框图可知C为Ni(OH)₂，所以⑥的离子方程式为：2Ni(OH)₂+2OH^-+Cl₂=2Ni(OH)₃+

2Cl^-。

考点：化学电源和工业流程

点评：本题综合性强，难度较大，主要考查学生的分析能力和解题能力，是高考的热点习题。