Question

2．如图装置（Ⅰ）为一种可充电锂离子电池的示意图，该电池充、放电的化学方程式为：Li₄Ti₅O₁₂+3Li$?_{充电}^{放电}$ Li₇Ti₅ O₁₂．装置（Ⅱ）为电解池的示意图．当闭合K₁，断开K₂时，Fe电极附近溶液先变红．下列说法正确的是（　　）

• A． 闭合K₁，断开K₂时，若将Fe电极和石墨电极互换，装置（Ⅱ）中发生的总反应为：2NaCl+2H₂O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+Cl₂↑+H₂↑
• B． 闭合K₁，断开K₂时，当0.1 mol Li⁺从A极区迁移到B极区，理论上Fe电极上产生的气体体积为1.12 L（标准状况下）
• C． 取下锂离子电池充电，电极A为阳极，发生还氧化反应，电极上发生的电极反应式为：Li₇Ti₅O₁₂-3e^-═Li₄Ti₅O₁₂+3 Li⁺
• D． 若开始时，断开K₁，闭合K₂，一段时间后，石墨电极附近显红色，则该电极反应为：2H⁺+2e^-═H₂↑

Answer 1

分析 当闭合K₁，断开K₂时，Fe电极附近溶液先变红，说明Fe极生成OH^-，应为电解池的阴极，发生反应为：2H₂O+2e^-=H₂+2OH^-，石墨为电解池的阳极，发生：2Cl^--2e^-═Cl₂↑，则A为原电池的负极，电极反应式为3Li-3e^-═3Li⁺，B为原电池的正极，电极反应式为Li₄Ti₅O₁₂+3 Li⁺+3e^-═Li₇Ti₅O₁₂，以此解答该题．

解答 解：A．闭合K₁，断开K₂时，若将Fe电极和石墨电极互换，则Fe作阳极本身失电子，氯离子不能放电生成氯气，故A错误；
B．闭合K₁，断开K₂时，当0.1 mol Li⁺从A极区迁移到B极区，则理论上转移0.1 mol 电子，又Fe极生成OH^-，应为电解池的阴极，发生反应为：2H₂O+2e^-=H₂+2OH^-，所以Fe电极上产生的氢气气体体积为$\frac{0.1}{2}$×22.4=1.12 L（标准状况下），故B正确；
C．取下锂离子电池充电，电极A应与电源负极相连，为阴极，发生还原反应，电极上发生的电极反应式为：3Li⁺+3e^-═3Li，故C错误；
D．若开始时，断开K₁，闭合K₂，形成吸氧腐蚀原电池，一段时间后，石墨电极附近显红色，则该电极反应为：O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，故D错误；
故选B．

点评 本题考查了原电池及电解池工作原理，难度较大，能准确判断各电极的名称及电极反应是解本题的关键，注意电极反应式的书写，为易错点．