Question

【題目】Ⅰ．高鐵酸鹽在能源，環(huán)保等方面有著廣泛的用途。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1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lA，電池工作10 min，理論消耗Zn______g（己知F＝965OOC/mol，計(jì)算結(jié)果小數(shù)點(diǎn)后保留一位數(shù)字）。

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

（3）圖2為高鐵電池和常用的高能堿性電池的放電曲線．由此可得出高鐵電地的優(yōu)點(diǎn)有______________。

Ⅱ．第三代混合動(dòng)力車，可以用電動(dòng)機(jī)，內(nèi)燃機(jī)或二者結(jié)合推動(dòng)車輛。汽車上坡或加速時(shí)，電動(dòng)機(jī)提供推動(dòng)力．降低汽油的消耗；在剎車或下坡時(shí)，電池處于充電狀態(tài)。

（4）混合動(dòng)力車的內(nèi)燃機(jī)以汽油為燃料，汽油（以辛烷C8H18計(jì)）和氧氣充分反應(yīng)，生成1 mol 水蒸氣放熱550kJ；若1 g水蒸氣轉(zhuǎn)化為液態(tài)水放熱2.5kJ，則辛烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式為_____________。

（5）混合動(dòng)力車目前一般使用鎳氫電池，該電池中鎳的化合物為正極，儲(chǔ)氫金屬（以M表示）為負(fù)極，堿液（主要為KOH）為電解質(zhì)溶液。鎳氫電池充放電原理示意如圖，其總反應(yīng)式為：

H2+2NiOOH2Ni(OH)2。

根據(jù)所給信息判斷，混合動(dòng)力車上坡或加速時(shí)．乙電極周圍溶液的pH______（填“增大”,“減小”或“不變”），該電極的電極反應(yīng)式為_______________。

（6）遠(yuǎn)洋輪船的鋼鐵船體在海水中易發(fā)生電化學(xué)腐蝕中的______腐蝕。利用如圖裝置，可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)。

若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開關(guān)K應(yīng)置于______處。

若X為鋅，開關(guān)K置于M處，該電化學(xué)防護(hù)法稱為_______。

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 C8H18(l) + O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l) △H=-5355kJ/mol 增大 NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH- 吸氧 N 犧牲陽極的陰極保護(hù)法。

【解析】

（1）根據(jù)電池裝置，Zn做負(fù)極，C為正極；根據(jù)電子轉(zhuǎn)移計(jì)算Zn的質(zhì)量；

（2）原電池中，陽離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)；

（4）注意燃燒熱指1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物（如液態(tài)水）；

（5）混合動(dòng)力車上坡或加速時(shí)，電池處于放電狀態(tài)即原電池的工作原理；

（6）緊扣犧牲陽極的保護(hù)法和外加電流的陰極保護(hù)法原理答題即可。

（1）C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Fe（OH）3，正極電極反應(yīng)式為：FeO42-+4H2O+3e-═Fe（OH）3↓+5OH-，若維持電流強(qiáng)度為1A，電池工作十分鐘，通過電子為，則理論消耗Zn為××65g/mol=0.2g；
（2）鹽橋中陰離子移向負(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，放電時(shí)鹽橋中氯離子向右移動(dòng)，用陽離子交換膜代替鹽橋，陽離子向正極移動(dòng)，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；

（4）辛烷燃燒生成1mol水蒸氣放熱550kJ，所以生成9mol水蒸氣放熱4950kJ，1 g水蒸氣（即mol）轉(zhuǎn)化為液態(tài)水放熱2.5kJ，9mol水蒸氣轉(zhuǎn)化為液態(tài)水放熱405kJ，綜上，辛烷的燃燒熱為5355kJ/mol。則辛烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式為C8H18(l) + O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l) △H=-5355kJ/mol；

（5）H2+2NiOOH2Ni(OH)2，混合動(dòng)力車上坡或加速時(shí)，電池處于放電狀態(tài)即原電池的工作原理，乙電極是正極，是NiOOH轉(zhuǎn)化為氫氧化鎳的過程，該電極的電極反應(yīng)式為NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-，故堿性增強(qiáng)，乙電極周圍溶液的pH增大；

（6）水膜呈中性或者酸性較弱時(shí)發(fā)生吸氧腐蝕，海水中發(fā)生的是吸氧腐蝕。在電解池中，陰極是被保護(hù)的電極，可以把船體與電源的負(fù)極相連，作陰極被保護(hù)，則若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開關(guān)K應(yīng)置于N處。在原電池中，活潑性較差的電極一般為正極，正極被保護(hù)，若X為鋅，開關(guān)K置于M處，該電化學(xué)防護(hù)法稱為犧牲陽極的陰極保護(hù)法。