Question

【題目】如圖中的a和b為氫鎳可充電堿性電池的電極，該電池總反應式為2Ni(OH)2H2＋2NiO(OH)。

(1)為了實現銅與稀硫酸反應，用Z通入氧氣的同時，將開關K與Y相連即可。石墨電極的反應式為______________________________，總反應的化學方程式為________________________________________；

(2)不通入氧氣，直接將K與X相連也能實現銅與稀硫酸反應。則氫鎳堿性電池的負極為________(填“a”或“b”)，電解槽內總反應的離子方程式為_____________________________________________；

(3)當給氫鎳堿性電池充電時，該電池的陽極反應式為__________________，氫鎳電池放電時，負極附近的pH會________(填“變大”、“不變”或“變小”)；

(4)若將圖中的稀硫酸換成CuSO4溶液，并且將氫鎳堿性電池的電極反接，將K連接X，通電一段時間后，向所得溶液中加入0.2 mol堿式碳酸銅[Cu2(OH)2CO3]后，恰好恢復到原來的濃度和pH(不考慮CO2的溶解)，則電解過程中轉移電子的物質的量為____________。

Answer 1

【答案】O2＋2H2O＋4e－=4OH－ 2Cu＋2H2SO4＋O2=2CuSO4＋2H2O a Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑ OH－＋Ni(OH)2－e－=NiO(OH)＋H2O 變小 1.2 mol

【解析】

(1)石墨電極附近通氧氣，則其為正極，發生O2在酸性條件下得電子的反應，總反應為Cu、O2、H2SO4發生氧化還原反應，生成CuSO4和H2O；

(2)不通入氧氣，銅仍需失電子，則Cu電極為陽極，與它相連的電極為正極，則另一電極為負極。電解槽內總反應是Cu、H2SO4反應，生成CuSO4和H2；

(3) 氫鎳堿性電池的總反應為2Ni(OH)2H2＋2NiO(OH)，充電時，該電池的陽極是Ni(OH)2在堿性條件下失電子，轉化為NiO(OH)。氫鎳電池放電時，負極是H2在堿性條件下失電子，消耗OH-生成水；

(4) Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2O，則加入0.2 mol堿式碳酸銅[Cu2(OH)2CO3]，相當于加入0.4molCuO和0.2molH2O，也即相當于陰極生成0.4molCu和0.2molH2，陽極生成0.3molO2。由此可計算出電解過程中轉移電子的物質的量。

(1)石墨電極附近通氧氣，則其為正極，在此電極上，O2在酸性條件下得電子，發生反應O2＋2H2O＋4e－=4OH－；電池中，負極反應為Cu-2e-=Cu2+，則總反應為2Cu＋2H2SO4＋O2=2CuSO4＋2H2O。答案為：O2＋2H2O＋4e－=4OH－；2Cu＋2H2SO4＋O2=2CuSO4＋2H2O；

(2)不通入氧氣，銅仍需失電子，Cu電極為陽極，與它相連的電極b為正極，則另一電極a為負極；電解槽內總反應是Cu、H2SO4生成CuSO4和H2，則反應的離子方程式為Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑。答案為：a；Cu＋2H＋Cu2＋＋H2↑；

(3)氫鎳堿性電池的總反應為2Ni(OH)2H2＋2NiO(OH)，充電時，該電池的陽極是Ni(OH)2在堿性條件下失電子，轉化為NiO(OH)，電極反應式為OH－＋Ni(OH)2－e－=NiO(OH)＋H2O。氫鎳電池放電時，負極是H2-2e-+2OH-=2H2O，消耗OH-，從而使溶液的pH變小。答案為：OH－＋Ni(OH)2－e－=NiO(OH)＋H2O；變��；

(4) Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2O，則加入0.2 mol堿式碳酸銅[Cu2(OH)2CO3]，相當于加入0.4molCuO和0.2molH2O，也即相當于陰極生成0.4molCu和0.2molH2，陽極生成0.3molO2，用O2計算，可求出電解過程中轉移電子的物質的量為0.3mol×[0-(-2)]×2=1.2mol。

答案為：1.2 mol。