Question

【題目】化學與人類生產和生活中密切相關，掌握有關的化學基礎知識可以改善我們的生活。

【I】日常生活中使用的各種電池就是利用化學反應將化學能轉化為電能，各種各樣的電池的發展是化學對人類的一項重大貢獻。請回答下列有關化學電源的問題：

（1）下列有關電池的敘述中正確的是___________。

A．鋅錳干電池工作一段時間后碳棒變細 B．氫氧燃料電池可將熱能直接轉變為電能

C．甲烷燃料電池工作時甲烷在負極被氧化 D．太陽能電池的主要材料是高純度的二氧化硅

（2）鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過。下列有關敘述正確的是（ ）

A．銅電極上發生氧化反應

B．電池工作一段時間后，甲池的c(SO42-)減小

C．電池工作一段時間后，乙池溶液的總質量增加

D．甲池中的陽離子向乙池移動，保持溶液中電荷平衡

【II】自來水廠生產自來水時，需要用到凈水劑，對水進行消毒殺菌處理。

（3）高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種新型多功能水處理劑。工業上有多種方法制備高鐵酸鉀，其中一種方法是在氫氧化鉀溶液中用次氯酸鈉氧化氫氧化鐵。該反應的可用離子方程式表示為___________。

（4）用高鐵酸鉀和鋅制成的高鐵堿性電池，能儲存比普通堿性電池多50%的電能，己知該電池的總反應為2K2FeO4+3Zn=Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2，則負極的電極反應是______________。

Answer 1

【答案】（1）C；

（2）CD；

（3）2Fe(OH)3+3ClO- +4OH- =2FeO42-+3Cl-+5H2O；

（4）3Zn—6e-+10OH- =ZnＯ+2ZnO2２－-+5H2O。

【解析】

試題分析：I（1）A．鋅錳干電池中碳棒為正極，所以電池工作一段時間后碳棒質量不變，錯誤；B．氫氧燃料電池可將化學能轉變為電能，錯誤；C．甲烷燃料電池工作時甲烷在負極失去電子，被氧化，正確；D．太陽能電池的主要材料是高純度的硅，錯誤；（2）在Cu—Zn原電池中，金屬活動性：Zn>Cu，所以Zn是負極，Cu是正極，A．正極銅電極上發生還原反應，錯誤；B．電池工作一段時間后，甲池中Zn2+濃度增大，所以根據同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引的原則，溶液中SO42-向負極區移動，故甲池的c(SO42-)增大，錯誤；C．電池工作一段時間后，乙池中Cu2+不斷放電，產生Cu單質在電極上附著。由于交換膜是陽離子膜，所以溶液中的Zn2+會進入到乙池，根據Zn、Cu電子轉移及摩爾質量可知溶液的總質量增加，正確；D．乙池中Cu2+放電，甲池中的不斷產生Zn2+，為使溶液呈電中性，則甲池的陽離子向乙池移動，從而保持溶液中電荷平衡，正確；【II】（3）高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種新型多功能水處理劑。工業上有多種方法制備高鐵酸鉀，其中一種方法是在氫氧化鉀溶液中用次氯酸鈉氧化氫氧化鐵。根據電子守恒及電荷守恒、原子守恒，可得該反應的離子方程式為2Fe(OH)3+3ClO- +4OH- =2FeO42-+3Cl-+5H2O；（4）用高鐵酸鉀和鋅制成的高鐵堿性電池，能儲存比普通堿性電池多50%的電能，己知該電池的總反應為2K2FeO4+3Zn=Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2，根據總反應方程式可知Zn元素化合價升高，失去電子，發生氧化反應，Zn作負極，根據總反應式可知，負極的電極反應是3Zn—6e-+10OH- =ZnＯ+2ZnO2２－-+5H2O。