Question

【題目】(1)高鐵酸鉀( K2FeO4)不僅是一種理想的水處理劑（膠體），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____________________________________；

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(yáng)離子交換膜代替鹽橋，則鉀離子向______(填“左”或“右”)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(xiàn)，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(chē)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-+3e-+4H2O=Fe(OH)3+5OH- 右 左 放電時(shí)間長(zhǎng)且電壓穩(wěn)定 N2+6e-+8H+=2NH4+ NH4Cl 從b到a CO-2e-+O2-=CO2

【解析】

（1）①根據(jù)電池裝置可知C為正極，Zn為負(fù)極，高鐵酸鉀具有較強(qiáng)的氧化性，正極上高鐵酸鉀發(fā)生還原反應(yīng)生成Fe(OH)3；

②鹽橋可以起到平衡電荷的作用，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)；

③由圖可知高鐵電池的優(yōu)點(diǎn)：使用時(shí)間長(zhǎng)，工作時(shí)電壓穩(wěn)定；

（2）由圖可知電池中氫氣失去電子，在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，氮?dú)獾玫诫娮釉谡龢O發(fā)生還原反應(yīng)，氨氣與HCl反應(yīng)生成NH4Cl；

（3）電解質(zhì)溶液中陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，電子由負(fù)極流向正極；該裝置屬于燃料電池即原電池的裝置，CO為燃料，在負(fù)極通入，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，空氣中的氧氣在正極通入，得到電子發(fā)生還原反應(yīng)。

（1）①根據(jù)電池裝置可知C為正極，Zn為負(fù)極，高鐵酸鉀具有較強(qiáng)的氧化性，正極上高鐵酸鉀發(fā)生還原反應(yīng)生成Fe(OH)3，電極反應(yīng)為：FeO42-+3e-+4H2O=Fe(OH)3+5OH-；

②鹽橋中陰離子向負(fù)極移動(dòng)，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，因此氯離子向右側(cè)移動(dòng)，K+向左側(cè)移動(dòng)；若用陽(yáng)離子交換膜代替鹽橋，則K+向左側(cè)移動(dòng)；

③由圖可知高鐵電池的優(yōu)點(diǎn)：使用時(shí)間長(zhǎng)，工作時(shí)電壓穩(wěn)定；

（2）由圖可知，該裝置的總反應(yīng)是合成氨的反應(yīng)，氫氣失去電子，在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，氮?dú)獾玫诫娮樱�在正極發(fā)生還原反應(yīng)，那么正極的電極反應(yīng)為：N2+6e-+8H+=2NH4+，氨氣與HCl反應(yīng)生成NH4Cl，因此電解質(zhì)是NH4Cl；

（3）電解質(zhì)溶液中陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，電子由負(fù)極流向正極，因此O2由電極b向電極a移動(dòng)電子由電極a通過(guò)傳感器流向電極b；該裝置中CO為燃料，在負(fù)極(即a極)通入，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為：。