碱性银锌二次航空电池为价格昂贵的高能电池。该电池的总反应为:Zn+Ag2O充电放电ZnO+2Ag。其电池中的基本单元示意图如图:

(1)该电池放电时,锌电极板为电池的 负极负极(填“正极”或“负极”).
(2)以KOH溶液为电解液,放电时锌电极板区域中发生的电极反应可分为两步:
反应i.锌电极板的溶解:…
反应ii.锌电极板上ZnO的析出:Zn(OH)42-⇌ZnO+2OH-+H2O
补充反应i:Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)42-Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)42-。
(3)放电时,析出的ZnO会覆盖在锌电极板表面,影响电池使用效果。用浓KOH溶液可以抑制ZnO的生成,并促进锌电极板的溶解,从速率和平衡的角度说明其原因:由于ZnO是两性氧化物,能与KOH反应,方程式为:ZnO+2KOH+H2O⇌K2[Zn(OH)4],且用浓的KOH溶液能加快反应速率,并使上述平衡正向移动由于ZnO是两性氧化物,能与KOH反应,方程式为:ZnO+2KOH+H2O⇌K2[Zn(OH)4],且用浓的KOH溶液能加快反应速率,并使上述平衡正向移动。
(4)将锌电极板制成蜂窝孔状,如图a所示,能增大锌电极板的表面积,但蜂窝孔的孔径过小,影响OH-进出蜂窝孔的速率,导致孔径内外OH-浓度出现差异,多次充放电后会影响锌电极板的形状。图b是使用一段时间后的锌极板变形情况。下列说法正确的是 bcdbcd (填字母序号)。
a.充电时,OH-向锌极板方向迁移
b.孔内沉积ZnO,导电能力减弱,影响电池使用效果
c.导致该腐蚀变形的主要原因是孔外OH-浓度高于孔内OH-浓度
d.为延长电池使用寿命,提高电池放电效果,应选用孔径恰当的锌极板
(5)隔膜可有效阻止充放电循环中银的迁移,防止银在锌电极板析出造成电池短路。
测定隔膜上附着银元素含量的方法是:用硝酸溶解隔膜上的附着物得溶解液,再以NH4Fe(SO4)2作指示剂,用NH4SCN溶液滴定溶解液。发生反应:
①Ag++SCN-⇌AgSCN↓(白色)K=1012
②Fe3++SCN-⇌FeSCN2+(红色)K=102.3
结合上述两个反应的平衡常数,解释选择NH4Fe(SO4)2作为指示剂的原因:Ag+与SCN-结合的平衡常数非常大,而Fe3+与SCN-结合的平衡常数很小,二者相差接近1010倍,说明Ag+极易和SCN-结合,当SCN-与Fe3+结合生成红色溶液时,Ag+已经沉淀完全了,故选择NH4Fe(SO4)2作为指示剂Ag+与SCN-结合的平衡常数非常大,而Fe3+与SCN-结合的平衡常数很小,二者相差接近1010倍,说明Ag+极易和SCN-结合,当SCN-与Fe3+结合生成红色溶液时,Ag+已经沉淀完全了,故选择NH4Fe(SO4)2作为指示剂。
充电
放电
【考点】原电池与电解池的综合.
【答案】负极;Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)42-;由于ZnO是两性氧化物,能与KOH反应,方程式为:ZnO+2KOH+H2O⇌K2[Zn(OH)4],且用浓的KOH溶液能加快反应速率,并使上述平衡正向移动;bcd;Ag+与SCN-结合的平衡常数非常大,而Fe3+与SCN-结合的平衡常数很小,二者相差接近1010倍,说明Ag+极易和SCN-结合,当SCN-与Fe3+结合生成红色溶液时,Ag+已经沉淀完全了,故选择NH4Fe(SO4)2作为指示剂
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:16引用:2难度:0.6