Question

【題目】原電池是化學對人類的一項重大貢獻。

(1)市場上出售的“熱敷袋”是利用原電池原理產生熱量，主要成分是鐵屑、碳粉和少量的NaCl、水等。“熱敷袋”在啟用前用塑料袋使之與空氣隔絕;啟用時打開塑料袋輕輕揉搓,就會放出熱量，使用后,會發(fā)現(xiàn)袋內有許多鐵銹生成。請回答:

①碳粉的作用是___________________，加入NaCl的作用是________________________。

②正極反應的方程式為______________________________________。

③寫出使用后生成鐵銹所發(fā)生的氧化還原反應的化學方程式______________________________________________________________________。

(2)一種既能供電又能固氮的新型氫氮燃料電池的工作原理如圖所示：其中電解液為溶有化合物A的稀鹽酸。回答下列問題：

①電子從通入______(填“N2”或“H2”)的電極流出，化合物A為_________(填化學式)

②正極的電極方程式為________________________________。

③電路中通過2.4mol電子時，兩極共消耗標準狀況下的氣體___________L。

④放電過程中電解質溶液的PH會_______(填“增大”或“減小””或“不變”)，為維持電解質PH基本不變，可往溶液中通入________氣體(填“NH3”或“HCl”)。

Answer 1

【答案】做原電池的正極 和水組成電解質溶液形成原電池 O2+4e-+2H2O===4OH- 4Fe(OH)2＋O2+2H2O===4Fe(OH)3 H2 NH4Cl N2+6e-＋8H＋===2NH4+ 35.84 增大 HCl

【解析】

（1）鐵、碳和氯化鈉溶液能自發(fā)進行氧化還原反應而構成原電池，原電池放電將化學能轉化為電能，鐵易失電子發(fā)生氧化反應而作負極，碳作正極，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應；

（2）電池中氫氣失電子，在負極發(fā)生氧化反應H2-2e-=2H+，氮氣得電子在正極發(fā)生還原反應N2+6e-+8H+═2NH4+，氨氣與HCl反應生成氯化銨，則電解質溶液為氯化銨。

（1）①碳粉和鐵活潑性不同，且都導電；氯化鈉是強電解質，易溶于水；碳粉、鐵、氯化鈉溶液構成了原電池，碳的活潑性比鐵小，所以作正極，因為形成原電池，從而加速鐵的氧化；氯化鈉是強電解質，易溶于水，溶于水后得到電解質溶液；

故答案為：做原電池的正極；和水組成電解質溶液形成原電池 ；

②正極上是氧氣發(fā)生得電子的還原反應，即O2+2H2O+4e-═4OH-；

故答案為： O2+2H2O+4e-═4OH-；

③鐵的活潑性大于碳，在構成的原電池中，鐵作負極，鐵失去電子被氧化，所以負極反應是：Fe-2e-═Fe2+，正極上是氧氣發(fā)生得電子的還原反應，即O2+2H2O+4e-═4OH-，金屬鐵的吸氧腐蝕過程發(fā)生的全部反應為：2Fe+O2+2H2O═2Fe（OH）2↓、4Fe（OH）2+O2+2H2O═4Fe（OH）3、2Fe（OH）3═Fe2O3nH2O+（3-n）H2O，

故答案為： 4Fe（OH）2+O2+2H2O═4Fe（OH）3；

（2）①電子從負極流出，即通入H2的電極流出，經(jīng)過用電器流向通入N2的電極，該裝置屬于原電池，能將化學能轉化為電能，電解質溶液為氯化銨溶液，化合物A為NH4Cl；

故答案為： H2 ；NH4Cl；

②該電池的本質反應是合成氯化銨的反應，電池中氫氣失電子，在負極發(fā)生氧化反應，氮氣得電子在正極發(fā)生還原反應，則正極反應式為N2+6e-＋8H＋===2NH4+；

故答案為： N2+6e-＋8H＋===2NH4+；

③電路中通過2.4mol電子時，消耗氮氣0.4mol，氫氣1.2mol，共消耗氣體1.6mol，所以標況下氣體的體積是35.84L；

故答案為：35.84；

④反應過程中，氮氣和氫氣之間反應產生氨氣，氨氣與HCl反應生成氯化銨，從鹽酸到氯化銨的過程，電解質溶液的pH會變大，為維持電解質PH基本不變，可往溶液中通入氯化氫；

故答案為：增大；HCl。