Question

化学与人类生产和生活中密切相关，掌握有关的化学基础知识可以改善我们的生活。

【I】日常生活中使用的各种电池就是利用化学反应将化学能转化为电能，各种各样的电池的发展是化学对人类的一项重大贡献。请回答下列有关化学电源的问题：

（1）下列有关电池的叙述中正确的是___________。

A．锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细    B．氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能

C．甲烷燃料电池工作时甲烷在负极被氧化  D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅

（2）锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。下列有关叙述正确的是（  ）

A．铜电极上发生氧化反应

B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO₄^2-)减小

C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加

D．甲池中的阳离子向乙池移动，保持溶液中电荷平衡

【II】自来水厂生产自来水时，需要用到净水剂，对水进行消毒杀菌处理。

（3）高铁酸钾(K₂FeO₄)是一种新型多功能水处理剂。工业上有多种方法制备高铁酸钾，其中一种方法是在氢氧化钾溶液中用次氯酸钠氧化氢氧化铁。该反应的可用离子方程式表示为___________。

（4）用高铁酸钾和锌制成的高铁碱性电池，能储存比普通碱性电池多50%的电能，己知该电池的总反应为2K₂FeO₄+3Zn=Fe₂O₃+ZnO+2K₂ZnO₂，则负极的电极反应是______________。

Answer

（1）C；

（2）CD；

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

（4）3Zn—6e-+10OH- =ZnＯ+2ZnO2２－-+5H2O。

【解析】

试题分析：I（1）A．锌锰干电池中碳棒为正极，所以电池工作一段时间后碳棒质量不变，错误；B．氢氧燃料电池可将化学能转变为电能，错误；C．甲烷燃料电池工作时甲烷在负极失去电子，被氧化，正确；D．太阳能电池的主要材料是高纯度的硅，错误；（2）在Cu—Zn原电池中，金属活动性：Zn>Cu，所以Zn是负极，Cu是正极，A．正极铜电极上发生还原反应，错误；B．电池工作一段时间后，甲池中Zn2+浓度增大，所以根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，溶液中SO42-向负极区移动，故甲池的c(SO42-)增大，错误；C．电池工作一段时间后，乙池中Cu2+不断放电，产生Cu单质在电极上附着。由于交换膜是阳离子膜，所以溶液中的Zn2+会进入到乙池，根据Zn、Cu电子转移及摩尔质量可知溶液的总质量增加，正确；D．乙池中Cu2+放电，甲池中的不断产生Zn2+，为使溶液呈电中性，则甲池的阳离子向乙池移动，从而保持溶液中电荷平衡，正确；【II】（3）高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型多功能水处理剂。工业上有多种方法制备高铁酸钾，其中一种方法是在氢氧化钾溶液中用次氯酸钠氧化氢氧化铁。根据电子守恒及电荷守恒、原子守恒，可得该反应的离子方程式为2Fe(OH)3+3ClO- +4OH- =2FeO42-+3Cl-+5H2O；（4）用高铁酸钾和锌制成的高铁碱性电池，能储存比普通碱性电池多50%的电能，己知该电池的总反应为2K2FeO4+3Zn=Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2，根据总反应方程式可知Zn元素化合价升高，失去电子，发生氧化反应，Zn作负极，根据总反应式可知，负极的电极反应是3Zn—6e-+10OH- =ZnＯ+2ZnO2２－-+5H2O。

考点：考查原电池反应原理、电极反应式的书写及离子方程式的书写的知识。