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(NH3)6]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(NH3)6]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(NH3)6]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(NH3)6]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(NH3)6]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 acac(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+2H2O2Ni(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-从 镉镉电极区(填“镍”或“镉”)到 镍镍电极区(填“镍”或“镉”,下同)。O2从 镍镍电极区到 镉镉电极区。
放电
充电
【答案】过滤;使Ni2+发生反应转化为[Ni(NH3)6]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(NH3)6]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】
声明:本试题解析著作权属菁优网所有,未经书面同意,不得复制发布。
发布:2024/6/27 10:35:59组卷:33引用:3难度:0.6