【题文】(14分,每空2分))镍电池广泛应用于混合动力汽车系统,电极材料由Ni(OH)2 碳粉 氧化铁等涂覆在铝箔上制成。由于电池使用后电极材料对环境有危害,某兴趣小组对该电池电极材料进行资源回收研究
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时间:2024-08-17 13:04:24
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【题文】(14分,每空2分))镍电池广泛应用于混合动力汽车系统,电极材料由Ni(OH)2 碳粉 氧化铁等涂覆在铝箔上制成。由于电池使用后电极材料对环境有危害,某兴趣小组对该电池电极
【专家解说】:试题答案:【答案】(14分)
(1)碳粉 (2)Fe(OH)3 Al(OH)3
(3)NiCl2+Na2C2O4+2H2ONiC2O4·2H2O↓+2NaCl
(4)NiC2O4·2H2O+2OH-=Ni(OH)2+C2O42-+2H2O
(5)2H2O +2e-==H2↑+2OH- 2Ni(OH)2+2OH-+Cl22Ni(OH)3+2Cl-
(6)C 试题解析:【解析】
试题分析:(1)电极材料中Ni(OH)2 氧化铁、铝均与盐酸反应,只有碳粉不与盐酸反应,所以残渣的主要成分是碳粉;
(2)根据流程图可知,该流程的最终产品是Ni(OH)3,所以应将铝离子、铁离子沉淀,则加入NiO,调节溶液的pH的目的是使铁离子、铝离子沉淀,生成Fe(OH)3 Al(OH)3;
(3)根据NiC2O4晶体的溶解度,NiC2O4·2H2O的溶解度最小,所以加入Na2C2O4与NiCl2发生复分解反应生成NiC2O4·2H2O沉淀和NaCl,化学方程式是NiCl2+Na2C2O4+2H2ONiC2O4·2H2O↓+2NaCl;
(4)根据已知③可知Ni(OH)2比NiC2O4更难溶,所以加入氢氧化钠溶液,则NiC2O4·2H2O沉淀转化为Ni(OH)2沉淀,离子方程式是NiC2O4·2H2O+2OH-=Ni(OH)2+C2O42-+2H2O;
(5)过滤1得到的滤液为NaCl溶液,则阴极是氢离子放电生成氢气,电极反应式是2H2O +2e-==H2↑+2OH-;电解食盐水得到的产物氯气具有强氧化性,可氧化Ni(OH)2为Ni(OH)3,同时氯气被还原为氯离子,离子方程式是2Ni(OH)2+2OH-+Cl22Ni(OH)3+2Cl-;
(6)A、根据电池反应方程式可知,Fe失去电子与氢氧根离子结合为氢氧化亚铁,所以Fe做负极,Ni2O3发生还原反应,与氢氧根离子结合为Ni(OH)2,所以Ni2O3为正极,电解液为碱性,正确;B、放电时负极是Fe失去2个电子与氢氧根离子结合为氢氧化亚铁,正确;C、充电时,阴极发生还原反应,元素的化合价降低,则氢氧化亚铁得到电子生成Fe和氢氧根离子,所以阴极附近溶液的氢氧根离子浓度增大,pH升高,错误;D、电池充电时,阳极发生氧化反应,元素的化合价升高,所以是Ni(OH)2失去电子,与氢氧根离子结合生成Ni2O3和H2O,电极反应式为2Ni(OH)2+2OH--2e-=Ni2O3+3H2O,正确,答案选C。
考点:考查对工艺流程的分析判断,电化学反应原理的应用
(1)碳粉 (2)Fe(OH)3 Al(OH)3
(3)NiCl2+Na2C2O4+2H2ONiC2O4·2H2O↓+2NaCl
(4)NiC2O4·2H2O+2OH-=Ni(OH)2+C2O42-+2H2O
(5)2H2O +2e-==H2↑+2OH- 2Ni(OH)2+2OH-+Cl22Ni(OH)3+2Cl-
(6)C 试题解析:【解析】
试题分析:(1)电极材料中Ni(OH)2 氧化铁、铝均与盐酸反应,只有碳粉不与盐酸反应,所以残渣的主要成分是碳粉;
(2)根据流程图可知,该流程的最终产品是Ni(OH)3,所以应将铝离子、铁离子沉淀,则加入NiO,调节溶液的pH的目的是使铁离子、铝离子沉淀,生成Fe(OH)3 Al(OH)3;
(3)根据NiC2O4晶体的溶解度,NiC2O4·2H2O的溶解度最小,所以加入Na2C2O4与NiCl2发生复分解反应生成NiC2O4·2H2O沉淀和NaCl,化学方程式是NiCl2+Na2C2O4+2H2ONiC2O4·2H2O↓+2NaCl;
(4)根据已知③可知Ni(OH)2比NiC2O4更难溶,所以加入氢氧化钠溶液,则NiC2O4·2H2O沉淀转化为Ni(OH)2沉淀,离子方程式是NiC2O4·2H2O+2OH-=Ni(OH)2+C2O42-+2H2O;
(5)过滤1得到的滤液为NaCl溶液,则阴极是氢离子放电生成氢气,电极反应式是2H2O +2e-==H2↑+2OH-;电解食盐水得到的产物氯气具有强氧化性,可氧化Ni(OH)2为Ni(OH)3,同时氯气被还原为氯离子,离子方程式是2Ni(OH)2+2OH-+Cl22Ni(OH)3+2Cl-;
(6)A、根据电池反应方程式可知,Fe失去电子与氢氧根离子结合为氢氧化亚铁,所以Fe做负极,Ni2O3发生还原反应,与氢氧根离子结合为Ni(OH)2,所以Ni2O3为正极,电解液为碱性,正确;B、放电时负极是Fe失去2个电子与氢氧根离子结合为氢氧化亚铁,正确;C、充电时,阴极发生还原反应,元素的化合价降低,则氢氧化亚铁得到电子生成Fe和氢氧根离子,所以阴极附近溶液的氢氧根离子浓度增大,pH升高,错误;D、电池充电时,阳极发生氧化反应,元素的化合价升高,所以是Ni(OH)2失去电子,与氢氧根离子结合生成Ni2O3和H2O,电极反应式为2Ni(OH)2+2OH--2e-=Ni2O3+3H2O,正确,答案选C。
考点:考查对工艺流程的分析判断,电化学反应原理的应用
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