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镍镉电池是应用广泛的二次电池,其总反应为:Cd+2NiOOH+2H2O
放电
充电
2Ni(OH)2+Cd(OH)2
制造密封式镍镉电池的部分工艺如下:
I.Ni(OH)2的制备
以硫酸镍(NiSO4)为原料制备Ni(OH)2的主要过程如图所示。制备过程中,通过降低镍离子的浓度可以降低Ni(OH)2沉淀速率,从而避免沉淀团聚,提升电池性能。

已知:Ni2++6NH3•H2O⇌[Ni(NH36]2++6H2O
(1)操作a是
过滤
过滤

(2)制备过程中,需先加氨水,再加过量NaOH,请分析:
①先加氨水的目的是
使Ni2+发生反应转化为[Ni(NH36]2+,降低溶液中Ni2+的浓度;再加入NaOH时,可减慢Ni(OH)2的沉降速率
使Ni2+发生反应转化为[Ni(NH36]2+,降低溶液中Ni2+的浓度;再加入NaOH时,可减慢Ni(OH)2的沉降速率

②用化学平衡移动原理分析加入NaOH需过量的原因是
溶液中存在两个平衡:平衡①:Ni2+(aq)+2OH-⇌Ni(OH)2(s),平衡②:Ni2++6NH3•H2O⇌[Ni(NH36]2++6H2O;OH-过量,使平衡①正向移动,溶液中的Ni2+的浓度减小,促使平衡②逆向移动,从而提高Ni(OH)2的产率
溶液中存在两个平衡:平衡①:Ni2+(aq)+2OH-⇌Ni(OH)2(s),平衡②:Ni2++6NH3•H2O⇌[Ni(NH36]2++6H2O;OH-过量,使平衡①正向移动,溶液中的Ni2+的浓度减小,促使平衡②逆向移动,从而提高Ni(OH)2的产率

(3)用无水乙醇代替水洗涤滤渣的优点是
除去Ni(OH)2表面的水分或或乙醇易挥发,有利于真空干燥,降低Ni(OH)2的溶解度
除去Ni(OH)2表面的水分或或乙醇易挥发,有利于真空干燥,降低Ni(OH)2的溶解度
(答出1条即可)。
II.镍镉电池的组装
主要步骤:①将Ni(OH)2和Cd(OH)2固定,中间以隔膜隔开(如下图所示);②将多组上述结构串联;③向电池中注入KOH溶液;④密封。

(4)下列对镍镉电池组装和使用的分析正确的是
ac
ac
(填字母序号)。
a.密封镍镉电池可以避免KOH变质
b.镍电极为电池的负极,镉电极为电池的正极
c.电池组装后,应先充电,再使用
(5)该电池充电时,阳极反应式为
2Ni(OH)2-2e-+2OH-=2NiOOH+2H2O
2Ni(OH)2-2e-+2OH-=2NiOOH+2H2O
,阴极反应式为
Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH-
Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH-
。充电时,若Cd(OH)2耗尽后继续充电,会造成安全隐患,镉电极上生成的气体是
H2(或氢气)
H2(或氢气)

(6)已知:①隔膜可以透过阴离子和分子;②O2可以与Cd发生反应生成Cd(OH)2。制造电池时,在镉电极加入过量的Cd(OH)2,则Cd(OH)2不会被消耗完,对电池进行过度充电保护,此时:OH-
电极区(填“镍”或“镉”)到
电极区(填“镍”或“镉”,下同)。O2
电极区到
电极区。

【答案】过滤;使Ni2+发生反应转化为[Ni(NH36]2+,降低溶液中Ni2+的浓度;再加入NaOH时,可减慢Ni(OH)2的沉降速率;溶液中存在两个平衡:平衡①:Ni2+(aq)+2OH-⇌Ni(OH)2(s),平衡②:Ni2++6NH3•H2O⇌[Ni(NH36]2++6H2O;OH-过量,使平衡①正向移动,溶液中的Ni2+的浓度减小,促使平衡②逆向移动,从而提高Ni(OH)2的产率;除去Ni(OH)2表面的水分或或乙醇易挥发,有利于真空干燥,降低Ni(OH)2的溶解度;ac;2Ni(OH)2-2e-+2OH-=2NiOOH+2H2O;Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH-;H2(或氢气);镉;镍;镍;镉
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:33引用:3难度:0.6
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