堿性銀鋅二次航空電池為價(jià)格昂貴的高能電池。該電池的總反應(yīng)為:Zn+Ag2O充電放電ZnO+2Ag。其電池中的基本單元示意圖如圖:
(1)該電池放電時(shí),鋅電極板為電池的 負(fù)極負(fù)極(填“正極”或“負(fù)極”).
(2)以KOH溶液為電解液,放電時(shí)鋅電極板區(qū)域中發(fā)生的電極反應(yīng)可分為兩步:
反應(yīng)i.鋅電極板的溶解:…
反應(yīng)ii.鋅電極板上ZnO的析出:Zn(OH)42-?ZnO+2OH-+H2O
補(bǔ)充反應(yīng)i:Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)42-Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)42-。
(3)放電時(shí),析出的ZnO會(huì)覆蓋在鋅電極板表面,影響電池使用效果。用濃KOH溶液可以抑制ZnO的生成,并促進(jìn)鋅電極板的溶解,從速率和平衡的角度說(shuō)明其原因:由于ZnO是兩性氧化物,能與KOH反應(yīng),方程式為:ZnO+2KOH+H2O?K2[Zn(OH)4],且用濃的KOH溶液能加快反應(yīng)速率,并使上述平衡正向移動(dòng)由于ZnO是兩性氧化物,能與KOH反應(yīng),方程式為:ZnO+2KOH+H2O?K2[Zn(OH)4],且用濃的KOH溶液能加快反應(yīng)速率,并使上述平衡正向移動(dòng)。
(4)將鋅電極板制成蜂窩孔狀,如圖a所示,能增大鋅電極板的表面積,但蜂窩孔的孔徑過(guò)小,影響OH-進(jìn)出蜂窩孔的速率,導(dǎo)致孔徑內(nèi)外OH-濃度出現(xiàn)差異,多次充放電后會(huì)影響鋅電極板的形狀。圖b是使用一段時(shí)間后的鋅極板變形情況。下列說(shuō)法正確的是 bcdbcd (填字母序號(hào))。
a.充電時(shí),OH-向鋅極板方向遷移
b.孔內(nèi)沉積ZnO,導(dǎo)電能力減弱,影響電池使用效果
c.導(dǎo)致該腐蝕變形的主要原因是孔外OH-濃度高于孔內(nèi)OH-濃度
d.為延長(zhǎng)電池使用壽命,提高電池放電效果,應(yīng)選用孔徑恰當(dāng)?shù)匿\極板
(5)隔膜可有效阻止充放電循環(huán)中銀的遷移,防止銀在鋅電極板析出造成電池短路。
測(cè)定隔膜上附著銀元素含量的方法是:用硝酸溶解隔膜上的附著物得溶解液,再以NH4Fe(SO4)2作指示劑,用NH4SCN溶液滴定溶解液。發(fā)生反應(yīng):
①Ag++SCN-?AgSCN↓(白色)K=1012
②Fe3++SCN-?FeSCN2+(紅色)K=102.3
結(jié)合上述兩個(gè)反應(yīng)的平衡常數(shù),解釋選擇NH4Fe(SO4)2作為指示劑的原因:Ag+與SCN-結(jié)合的平衡常數(shù)非常大,而Fe3+與SCN-結(jié)合的平衡常數(shù)很小,二者相差接近1010倍,說(shuō)明Ag+極易和SCN-結(jié)合,當(dāng)SCN-與Fe3+結(jié)合生成紅色溶液時(shí),Ag+已經(jīng)沉淀完全了,故選擇NH4Fe(SO4)2作為指示劑Ag+與SCN-結(jié)合的平衡常數(shù)非常大,而Fe3+與SCN-結(jié)合的平衡常數(shù)很小,二者相差接近1010倍,說(shuō)明Ag+極易和SCN-結(jié)合,當(dāng)SCN-與Fe3+結(jié)合生成紅色溶液時(shí),Ag+已經(jīng)沉淀完全了,故選擇NH4Fe(SO4)2作為指示劑。
充電
放電
【考點(diǎn)】原電池與電解池的綜合.
【答案】負(fù)極;Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)42-;由于ZnO是兩性氧化物,能與KOH反應(yīng),方程式為:ZnO+2KOH+H2O?K2[Zn(OH)4],且用濃的KOH溶液能加快反應(yīng)速率,并使上述平衡正向移動(dòng);bcd;Ag+與SCN-結(jié)合的平衡常數(shù)非常大,而Fe3+與SCN-結(jié)合的平衡常數(shù)很小,二者相差接近1010倍,說(shuō)明Ag+極易和SCN-結(jié)合,當(dāng)SCN-與Fe3+結(jié)合生成紅色溶液時(shí),Ag+已經(jīng)沉淀完全了,故選擇NH4Fe(SO4)2作為指示劑
【解答】
【點(diǎn)評(píng)】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:16引用:2難度:0.6
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