Question

5．（1）依据反应：2Ag⁺（aq）+Cu（s）=Cu²⁺（aq）+2Ag（s）设计的原电池如如图甲所示．
①电极X的材料是Cu；Y溶液可以是AgNO₃溶液；
②在电池放电过程中，盛有饱和KCl琼脂溶胶的盐桥中，向CuSO₄溶液一端扩散的离子是Cl^-（填离子符号）．
（2）①金属腐蚀一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀．炒过菜的铁锅未及时清洗容易发生电化学腐蚀而生锈．请写出铁锅生锈过程的正极反应式：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-．
②为了减缓某水库铁闸门被腐蚀的速率，可以采用如图乙所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用C（填写字母序号）．
A．铜　　　 B．钠　　　  C．锌　　　D．石墨
③图丙所示方案也可以减缓铁闸门的腐蚀速率，则铁闸门应连接直流电源的负极．


（3）蓄电池是一种可以反复充电、放电的装置．有一种蓄电池在充电和放电时发生的反应是：NiO₂+Fe+2H₂O$?_{放电}^{充电}$Fe（OH）₂+Ni（OH）₂．
①若此蓄电池放电时，该电池某一电极发生还原反应的物质是A（填序号）．
A．NiO₂       B．Fe       C．Fe（OH）₂      D．Ni（OH）₂
②该电池放电时，正极附近溶液的PH增大（填增大、减小、不变）
③充电时该电池阳极的电极反应式Ni（OH）₂+2OH^--2e^-=NiO₂+2H₂O．

Answer 1

分析 （1）含有盐桥的原电池中，电极材料和相对应电解质溶液中阳离子元素相同，原电池放电时，电子从负极沿导线流向正极，负极上失电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应，盐桥中的阳离子移向正极，阴离子移向负极；
（2）①生铁的吸氧腐蚀中，负极上铁失电子发生氧化反应，正极上是氧气得电子的还原反应；
②在电解池的阴极上的金属被保护，根据电解池的工作原理来回答；
（3）①依据电池反应分析，充电为电解池，放电为原电池；放电过程中原电池的负极上失电子发生氧化反应，正极上发生还原反应；
②放电时的电极反应是：负极：Fe-2e^-+2OH^-=Fe（OH）₂；
③放电时正极发生还原反应，正极反应式为：NiO₂+2e^-+2H₂O=Ni（OH）₂+2OH^-，充电时该电极发生氧化反应，是该电极反应的逆反应．

解答 解：（1）①含有盐桥的原电池中，电极材料和相对应电解质溶液中阳离子元素相同，所以X为Cu，Y为AgNO₃溶液，故答案为：Cu；AgNO₃溶液；
②盐桥中的阳离子移向正极，阴离子移向负极，Cl^-移向负极向CuSO₄溶液一端扩散，故答案为：Cl^-；
（2）①炒过菜的铁锅未及时清洗容易发生电化学腐蚀而生锈，在铁的吸氧腐蚀中，负极上铁失电子发生氧化反应，Fe=Fe²⁺2e^-，正极上是氧气得电子的还原反应，O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故答案为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-；
②为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以让金属铁做原电池的正极，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以是比金属铁的活泼性强的金属，钾钙钠都不能做电极材料，故答案为：C；
③电解池的阴极上的金属被保护，为降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的负极，故答案为：负；
（3）①根据原电池在放电时，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，再根据元素化合价变化，可判断该电池负极发生反应的物质为Fe被氧化发生氧化反应，正极为NiO₂，被还原发生还原反应，此电池为碱性电池，在书写电极反应和总电池反应方程式时不能出现H⁺，故放电时的电极反应是：负极：Fe-2e^-+2OH^-=Fe（OH）₂，正极：NiO₂+2e^-+2H₂O=Ni（OH）₂+2OH^-，
故答案为：A；
②放电时的电极反应是：负极：Fe-2e^-+2OH^-=Fe（OH）₂，所以pH增大，故答案为：增大；
③放电时正极发生还原反应，正极反应式为：NiO₂+2e^-+2H₂O=Ni（OH）₂+2OH^-，充电时该电极发生氧化反应，是该电极反应的逆反应，电极反应式为：Ni（OH）₂+2OH^--2e^-=NiO₂+2H₂O，故答案为：Ni（OH）₂+2OH^--2e^-=NiO₂+2H₂O．

点评 本题考查学生盐桥原电池的工作原理、金属的腐蚀和防护方面的知识，铅蓄电池相关知识，注意知识的迁移和应用是关键，难度中等．