Question

电化学的应用十分广泛，是现代生产、生活、国防，乃至整个人类生活不可缺的物质条件。请根据所给材料回答下列问题：

（1）请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应：2Fe³⁺＋Cu=2Fe²⁺＋Cu²⁺设计成一个原电池。

①电解液：___，

②正极材料：___；

③负极反应式：___。

（2）用吸收H₂后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH表示)，NiO(OH)作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量，长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为：NiO(OH)＋MHNi(OH)₂＋M

①电池放电时，负极的电极反应式为___。

②当该电池充电时，与外电源正极连接的电极上发生的反应是___。

A.H₂O的还原     B.NiO(OH)的还原     C.H₂的氧化     D.Ni(OH)₂的氧化

（3）按如图电解饱和食盐水溶液，写出该电解池中发生反应的总反应式：___；将充分电解后所得溶液逐滴加入到酚酞试液中，观察到的现象是：___。

Answer

含Fe3+的盐溶液 石墨(或铂等惰性电极) Cu-2e-=Cu2+ MH＋OH--e-=M＋H2O D NaCl＋H2ONaClO＋H2↑ 先变红后褪色

【解析】

(1)由方程式可知，Cu被氧化，为原电池的负极，则正极可为碳棒或不如Cu活泼的金属，电解质溶液为含有铁离子溶液，正极发生还原反应，负极发生氧化反应，据此分析解答；

(2)用吸收H2后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH表示)，NiO(OH)作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，根据电池充放电时的总反应为：NiO(OH)＋MHNi(OH)2＋M，则负极上MH失去电子，生成的H+在碱性条件下生成H2O，电极反应为：MH＋OH--e-=M＋H2O，总反应减去负极反应可得正极反应：NiO(OH)+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-，充电时，为放电的逆过程，阳极的电极反应为：Ni(OH)2+OH--e-= NiO(OH)+H2O，阴极的电极反应为M＋H2O+e-= MH＋OH-，据此分析解答；

(3)电解饱和食盐水溶液生成氯气、氢气和氢氧化钠，按如图电解，石墨电极作阳极，发生氧化反应，产生氯气，铁电极作阴极，发生还原反应，产生氢气，氯气在逸出过程中与溶液中的氢氧化钠反应，据此分析解答。

(1)由氧化还原反应：2Fe3+＋Cu=2Fe2+＋Cu2+可知，Cu被氧化，为原电池的负极，负极反应为Cu−2e−=Cu2+，正极Fe3+被还原，电极方程式为2Fe3++2e−=2Fe2+，正极可为石墨(或铂等惰性电极)，电解质溶液为含有Fe3+的盐溶液，

①根据分析，电解液为含Fe3+的盐溶液；

②正极材料为石墨(或铂等惰性电极)；

③负极反应式：Cu−2e−=Cu2+；

(2)①根据分析，电池放电时，负极上MH失去电子，生成的H+在碱性条件下生成H2O，电极反应为：MH＋OH--e-=M＋H2O；

②当该电池充电时，与外电源正极连接的电极为阳极，根据分析，阳极电极反应为Ni(OH)2+OH--e-= NiO(OH)+H2O，答案选D；

(3)电解饱和氯化钠溶液，反应的方程式为：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑，按如图电解，石墨电极作阳极，发生氧化反应，产生氯气，铁电极作阴极，发生还原反应，产生氢气，氯气在逸出过程中与溶液中的氢氧化钠反应，发生反应Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O，故该电解池中发生反应的总反应方程式为：NaCl+H2ONaClO+H2↑，电解后得到NaClO溶液，显碱性，且具有强氧化性，滴入酚酞溶液中，观察到溶液先变红后褪色。