Question

9．LiFePO₄电池中某电极的工作原理如图：
（1）该电池的电解质为能传导Li⁺的固体材料．放电时该电极是电池的正极（填“正”或“负”），该电极反应式为FePO₄+e^-+Li⁺=LiFePO₄．
（2）用此电池电解含有0.1mol/L CuSO₄和0.1mol/L NaCl的混合溶液100mL，假如电路中转移了0.02mole-，且电解池的电极均为惰性电极，阳极产生的气体在标准状况下的体积是0.168L；该电解过程中阴极的电极反应式为Cu²⁺+2e^-=Cu．
（3）铁做阳极，碳做阴极电解饱和食盐水，写出电极反应式和总电解方程式：
阳极：Fe-2e^-=Fe²⁺ 阴极：2H⁺+2e^-=H₂↑  总反应：Fe+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Fe（OH）₂↓+H₂↑．

Answer 1

分析 （1）在原电池放电时，负极上失电子发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应，根据得失电子确定正负极，根据反应物、生成物书写电极反应式；
（2）由离子放电顺序可知，电解含有0.01molCuSO₄和0.01molNaCl的混合溶液100ml，阳极上氯离子和氢氧根离子放电生成氯气和氧气，2Cl^--2e^-=Cl₂↑，阴极上铜离子得电子，以此计算；
（3）铁做阳极，碳做阴极电解饱和食盐水，阳极Fe失电子，阴极氢离子得电子．

解答 解：（1）放电时，该装置是原电池，Fe元素化合价由+3价变为+2价，得电子发生还原反应，所以该电极是正极，电极反应式为FePO₄+e^-+Li⁺=LiFePO₄，
故答案为：正；FePO₄+e^-+Li⁺=LiFePO₄；
（2）电解含有0.01mol CuSO₄和0.01molNaCl的混合溶液100mL，电路中转移了0.02mol e^-，
阳极：2Cl^--2e ^-=Cl₂↑，
   0.01mol  0.01mol   0.005mol
      4OH^--4e^-=2H₂O+O₂↑，
0.01mol 0.01mol     0.0025mol
阴极：Cu²⁺+2e^-=Cu
    0.01mol  0.02mol
所以阳极上生成的气体在标准状况下的体积=（0.005mol+0.0025mol）×22.4L/mol=0.168L；
故答案为：0.168；Cu²⁺+2e^-=Cu；
（3）铁做阳极，碳做阴极电解饱和食盐水，阳极Fe失电子生成亚铁离子，则阳极的电极方程式为Fe-2e^-=Fe²⁺，阴极氢离子得电子生成氢气，则阴极的电极方程式为：2H⁺+2e^-=H₂↑；溶液中生成Fe²⁺、H₂、和OH^-，则电解的总方程式为：Fe+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Fe（OH）₂↓+H₂↑；
故答案为：Fe-2e^-=Fe²⁺；2H⁺+2e^-=H₂↑；Fe+2H₂O$\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$Fe（OH）₂↓+H₂↑．

点评 本题考查了化学电源新型电池，熟悉元素化合价是解本题关键，根据图片中得失电子判断正负极，再结合图片书写电极反应式，注意根据电子守恒计算，题目难度不大．