Question

18．化學(xué)與人類生產(chǎn)和生活中密切相關(guān)，掌握有關(guān)的化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)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(xué)反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，各種各樣的電池的發(fā)展是化學(xué)對(duì)人類的一項(xiàng)重大貢獻(xiàn)．請(qǐng)回答下列有關(guān)化學(xué)電源的問題：
（1）下列有關(guān)電池的敘述中正確的是C．
A．鋅錳干電池工作一段時(shí)間后碳棒變細(xì)    B．氫氧燃料電池可將熱能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?br />C．甲烷燃料電池工作時(shí)甲烷在負(fù)極被氧化  D．太陽(yáng)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(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子和水分子通過．下列有關(guān)敘述正確的是CD
A．銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)
B．電池工作一段時(shí)間后，甲池的c（SO₄^2-）減小
C．電池工作一段時(shí)間后，乙池溶液的總質(zhì)量增加
D．甲池中的陽(yáng)離子向乙池移動(dòng)，保持溶液中電荷平衡
（3）航天技術(shù)上使用的氫一氧燃料電池具有高能、輕便和不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)．氫一氧燃料電池有酸式和堿式兩種，它們放電時(shí)的電池總反應(yīng)式都可表示為2H₂+O₂=2H₂O．酸式氫一氧燃料電池的電解質(zhì)是酸，放電時(shí)其正極的電極反應(yīng)可表示為O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O，放電一段時(shí)間后電解質(zhì)溶液的pH將變大（填“變大”、“變小”、“不變”）．
Ⅱ自來水廠生產(chǎn)自來水時(shí)，需要用到凈水劑，對(duì)水進(jìn)行消毒殺菌處理．
（4）漂白粉是常用的一種消毒劑，保存不當(dāng)容易變質(zhì)，有關(guān)化學(xué)方程式為Ca（ClO）₂+CO₂+H₂O=CaCO₃↓+2HClO，2HClO$\frac{\underline{\;光照\(chéng);}}{\;}$2HCl+O₂↑．漂白粉不能與家庭中常用的潔廁劑（一種酸性液體，主要含HCl）混合使用，否則容易造成人體中毒，其原因是（用有關(guān)的離子方程式表示）ClO^-+Cl^-+2H⁺=Cl₂↑+H₂O．
（5）高鐵酸鉀（K₂FeO₄）足一種新型多功能水處理劑．工業(yè)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(yīng)的可用離子方程式表示為2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=3Cl^-+2FeO₄^2-+5H₂O．
（6）用高鐵酸鉀和鋅制成的高鐵堿性電池，能儲(chǔ)存比普通堿性電池多50%的電能，己知該電池的總反應(yīng)為2K₂FeO₄+3Zn=Fe₂O₃+ZnO+2K₂ZnO₂，則負(fù)極的電極反應(yīng)是Zn-2e^-+2OH^-=ZnO+H₂O．

Answer 1

分析 （1）A．鋅錳干電池碳棒不發(fā)生變化；    
B．氫氧燃料電池可將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽?br />C．甲烷燃料電池工作時(shí)甲烷在負(fù)極被氧化；
D．太陽(yáng)能電池的主要材料是高純度的硅．
（2）由圖象可知，該原電池反應(yīng)式為：Zn+Cu²⁺=Zn²⁺+Cu，Zn發(fā)生氧化反應(yīng)，為負(fù)極，Cu電極上發(fā)生還原反應(yīng)，為正極，陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子和水分子通過，兩池溶液中硫酸根濃度不變，隨反應(yīng)進(jìn)行，甲池中的Zn²⁺通過陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入乙池，以保持溶液呈電中性，進(jìn)入乙池的Zn²⁺與放電的Cu²⁺的物質(zhì)的量相等，而Zn的摩爾質(zhì)量大于Cu，故乙池溶液總質(zhì)量增大；
（3）酸性氫氧燃料電池在正極上放電的是氧氣，電極反應(yīng)式：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；堿式氫氧燃料電池在負(fù)極放電的是氫氣，負(fù)極反應(yīng)式為：H₂-2e^-+2OH^-=2H₂O；
（4）碳酸酸性比次氯酸強(qiáng)，二氧化碳與次氯酸鈣反應(yīng)生成碳酸鈣和次氯酸；潔廁劑主要成分為鹽酸，與次氯酸鈣反應(yīng)生成氯化鈣和氯氣；
（5）在氫氧化鉀溶液中用次氯酸鈉氧化氫氧化鐵，生成高鐵酸鉀，結(jié)合質(zhì)量守恒平衡；
（6）負(fù)極鋅被氧化．

解答 解：（1）A．鋅錳干電池碳棒不發(fā)生變化，起到導(dǎo)電作用，故A錯(cuò)誤；    
B．氫氧燃料電池可將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔�，故B錯(cuò)誤；
C．甲烷燃料電池工作時(shí)甲烷在負(fù)極被氧化，氧氣為正極，故C正確；
D．太陽(yáng)能電池的主要材料是高純度的硅，故D錯(cuò)誤．
故答案為：C；
（2）A．由圖象可知，該原電池反應(yīng)式為：Zn+Cu²⁺=Zn²⁺+Cu，Zn為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，Cu為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；
B．陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子和水分子通過，故兩池中c（SO₄^2-）不變，故B錯(cuò)誤；
C．甲池中的Zn²⁺通過陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入乙池，乙池中發(fā)生反應(yīng)：Cu²⁺+2e^-=Cu，保持溶液呈電中性，進(jìn)入乙池的Zn²⁺與放電的Cu²⁺的物質(zhì)的量相等，而Zn的摩爾質(zhì)量大于Cu，故乙池溶液總質(zhì)量增大，故C正確；
D．甲池中的Zn²⁺通過陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入乙池，以保持溶液電荷守恒，乙池消耗銅，溶液質(zhì)量增大，故D正確，
故答案為：CD；
（3）氫氧燃料電池?zé)o論是酸式還是堿式，其電池總反應(yīng)均為：2H₂+O₂=2H₂O ①，
酸式氫氧燃料電池負(fù)極電極反應(yīng)式為：2H₂-4e^-=4H⁺②，用（①-②）即得酸式氫氧燃料電池的正極反應(yīng)：O₂+4H⁺+4e^-=2H₂O，溶液體積增大，氫離子濃度減小，則pH增大，
故答案為：O₂+4e^-+4H⁺=2H₂O；變大；
（4）碳酸酸性比次氯酸強(qiáng)，二氧化碳與次氯酸鈣反應(yīng)生成碳酸鈣和次氯酸，反應(yīng)的離子方程式為Ca（ClO）₂+CO₂+H₂O=CaCO₃↓+2HClO，生成次氯酸不穩(wěn)定，見光易分解，發(fā)生2HClO$\frac{\underline{\;光照\(chéng);}}{\;}$2HCl+O₂↑，潔廁劑主要成分為鹽酸，與次氯酸鈣反應(yīng)生成氯化鈣和氯氣，反應(yīng)的離子方程式為ClO^-+Cl^-+2H⁺=Cl₂↑+H₂O，
故答案為：Ca（ClO）₂+CO₂+H₂O=CaCO₃↓+2HClO，2HClO$\frac{\underline{\;光照\(chéng);}}{\;}$2HCl+O₂↑；ClO^-+Cl^-+2H⁺=Cl₂↑+H₂O；
（5）在氫氧化鉀溶液中用次氯酸鈉氧化氫氧化鐵，生成高鐵酸鉀，反應(yīng)的離子方程式為2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=3Cl^-+2FeO₄^2-+5H₂O，
故答案為：2Fe（OH）₃+3ClO^-+4OH^-=3Cl^-+2FeO₄^2-+5H₂O；
（6）由總方程式可知負(fù)極鋅被氧化生成氧化鋅，電極方程式為Zn-2e^-+2OH^-=ZnO+H₂O，故答案為：Zn-2e^-+2OH^-=ZnO+H₂O．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查對(duì)電化學(xué)以及元素化合物知識(shí)，為高考常見題型和高頻考點(diǎn)，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和元素化合物知識(shí)的理解和運(yùn)用的考查，注意把握物質(zhì)的性質(zhì)和應(yīng)用，注意相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)的積累，把握原電池、電解池的工作原理，難度中等．