Question

【題目】（1）高鐵酸鉀(K2FeO4)不僅是一種理想的水處理劑，而且高鐵電池的研制也在進(jìn)行中。如圖是高鐵電池的模擬實(shí)驗(yàn)裝置：

①該電池放電時(shí)正極的電極反應(yīng)式為_______________________________________；若維持電流強(qiáng)度為1 A，電池工作十分鐘，理論上消耗Zn______ g(計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù)，已知F＝96500 C·mol-1)。

②鹽橋中盛有飽和KCl溶液，此鹽橋中氯離子向______(填“左”或“右”)移動(dòng)；若用陽離子交換膜代替鹽橋，則鉀離子向________(填“左”或“右”)移動(dòng)。

③下圖為高鐵電池和常用的高能堿性電池的放電曲線，由此可得出高鐵電池的優(yōu)點(diǎn)有__________。

（2）有人設(shè)想以N2和H2為反應(yīng)物，以溶有A的稀鹽酸為電解質(zhì)溶液，可制造出既能提供電能，又能固氮的新型燃料電池，裝置如圖所示，電池正極的電極反應(yīng)式是__________________________，A是________。

（3）利用原電池工作原理測(cè)定汽車尾氣中CO的濃度，其裝置如圖所示。該電池中O2－可以在固體介質(zhì)NASICON (固溶體)內(nèi)自由移動(dòng)，工作時(shí)O2－的移動(dòng)方向________(填“從a到b”或“從b到a”)，負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)式為__________________________。

Answer 1

【答案】FeO42—＋4H2O＋3e－=Fe(OH)3↓＋5OH－0.2右左使用時(shí)間長(zhǎng)、工作電壓穩(wěn)定N2＋8H＋＋6e－=2NH4+氯化銨（或NH4Cl）從b到aCO＋O2－－2e－=CO2

【解析】

(1) ①根據(jù)電池裝置，鋅做負(fù)極，碳為正極，高鐵酸鉀的氧化性很強(qiáng)，正極上高鐵酸鉀發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氧化鐵，電極反應(yīng)為 FeO42—＋4H2O＋3e－=Fe(OH)3↓＋5OH－；若維持電離強(qiáng)度為1A，電池工作十分鐘，通過的電子為，則理論消耗鋅的質(zhì)量為= 0.2g。②鹽橋中陰離子向負(fù)極移動(dòng)，鹽橋起的作用是使兩個(gè)半電池連成一個(gè)通路，使兩溶液保持電中性，起到平衡電荷、構(gòu)成閉合回路的作用，放電時(shí)鹽橋中氯離子向右移動(dòng)，用某種高分子材料制成陽離子交換膜代替鹽橋，則鉀離子向左移動(dòng)。③由圖可知高鐵電池的優(yōu)點(diǎn)有使用時(shí)間長(zhǎng)、工作電壓穩(wěn)定。 (2)該電池的本質(zhì)反應(yīng)是合成氨的反應(yīng)，電池中氫氣失去電子，在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，氮?dú)獾玫诫娮釉谡龢O上發(fā)生還原反應(yīng)，則正極反應(yīng)為N2＋8H＋＋6e－=2NH4+，氨氣和氯化氫反應(yīng)生成氯化銨，則電解質(zhì)溶液為氯化銨。(3)根據(jù)圖可知，一氧化碳和空氣形成燃料電池，一氧化碳失去電子和氧離子反應(yīng)生成二氧化碳發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CO＋O2－－2e－=CO2，所以一氧化碳所在極為負(fù)極，通入空氣的一極為正極，原電池放電時(shí)電子從負(fù)極流向正極，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，所以工作時(shí)氧離子的移動(dòng)方向?yàn)閺腷到a。