Question

三氧化二鎳（Ni₂O₃）可用于制造高能電池．一種制備Ni₂O₃的方法是電解NiCl₂得Ni³⁺，再將Ni³⁺經(jīng)一系列反應后轉(zhuǎn)化為Ni₂O₃．其電解制備過程如下：用NaOH調(diào)NiCl₂溶液pH至7.5，加放適量硫酸鈉后進行電解．電解過程中產(chǎn)生的Cl₂在弱堿性條件下生成ClO^-，把二價鎳氧化為三價鎳．如圖為電解裝置示意圖，電解池兩極用陽離子交換膜隔開．請回答下列問題：
（1）該電解池的陽極材料可選用

 

（填序號）
A．鐵       B．Cu       C．石墨          D．鎳
（2）加放適量硫酸鈉的作用是：

 

（3）電解過程中，陰極附近溶液的pH

 

，陽極附近溶液的pH

 

（填“升高”、“不變”、“降低”）．
（4）寫出Ni²⁺轉(zhuǎn)化為Ni³⁺的離子方程式：

 

（5）鐵鎳蓄電池又稱愛迪生電池，放電時的總反應為：Fe+Ni₂O₃+3H₂O 

放電

充電

Fe（OH）₂+2Ni（OH）₂．
寫出下列電極反應式：①放電時的正極：

 

②充電時的陰極：

 

（6）電池充電時，電池的負極應接外電源的

 

（填正極或負極）

Answer 1

考點：電解原理,化學電源新型電池

專題：電化學專題

分析：（1）根據(jù)題意：制備Ni₂O₃的方法是電解NiCl₂得Ni³⁺，在陽極上是Ni元素失電子的過程，據(jù)此判斷陽極材料；
（2）硫酸鈉是一種強電解質(zhì)，溶液的導電能力強；
（3）根據(jù)電解池陰極上和陽極上的電極反應來判斷；
（4）電解過程中產(chǎn)生的Cl₂在弱堿性條件下生成ClO^-，把二價鎳氧化為三價鎳，據(jù)此書寫方程式；
（5）原電池的正極上發(fā)生得電子的還原反應，電解池的陰極上發(fā)生得電子的還原反應；
（6）原電池的負極發(fā)生氧化反應，電解池的陰極反應的逆反應是氧化反應，據(jù)此確定充電時，電極的連接情況．

解答： 解：（1）根據(jù)題意：制備Ni₂O₃的方法是電解NiCl₂得Ni³⁺，在陽極上是Ni元素失電子的過程，所以陽極材料是惰性電極材料，故答案為：C；
（2）硫酸鈉是一種強電解質(zhì)，向其中加入硫酸鈉，是為了增加離子濃度，增強溶液的導電能力，故答案為：增加離子濃度，增強溶液的導電能力；
（3）電解過程中，陰極反應：2H⁺+2e^-=H₂↑，該極附近溶液的pH升高，陽極反應：2Cl-2e^-=Cl₂↑，電解過程中陽極附近生成的氯氣與水反應生成鹽酸和次氯酸，溶液的pH降低，故答案為：升高；降低；
（4）電解過程中產(chǎn)生的Cl₂在弱堿性條件下生成ClO^-，把二價鎳氧化為三價鎳，即2Ni²⁺+ClO^-+H₂O=2Ni³⁺+Cl^-+2OH^-，故答案為：2Ni²⁺+ClO^-+H₂O=2Ni³⁺+Cl^-+2OH^-；
（5）①放電時，原電池的正極上發(fā)生得電子的還原反應Ni₂O₃+3H₂O+2e^-=2Ni（OH）₂+2OH^-，故答案為：Ni₂O₃+3H₂O+2e^-=2Ni（OH）₂+2OH^-；
②充電時，電解池的陰極反應的逆反應是氧化反應：Fe（OH）₂+2e^-=Fe+2 OH^-，故答案為：Fe（OH）₂+2e^-=Fe+2 OH^-；
（6）二次電池充電時，電池的負極和電源的負極相連，故答案為：負極．

點評：本題涉及原電池和電解池的工作原理的應用，注意電極反應式的書寫是解題的關鍵，難度不大．