高鐵酸鉀(K
2FeO
4)具有高效的消毒作用,為一種新型非氯高效消毒劑.電解法制備高鐵酸鉀操作簡便,成功率高,易于實(shí)驗(yàn)室制備.其原理如圖所示.
Ⅰ.實(shí)驗(yàn)過程中,兩極均有氣體產(chǎn)生,Y極區(qū)溶液逐漸變成紫紅色;停止實(shí)驗(yàn),鐵電極明顯變細(xì),電解液仍然澄清.查閱資料發(fā)現(xiàn),高鐵酸根(FeO
42-)在溶液中呈紫紅色.
(1)電解過程中,X極是
陰
陰
極,電極反應(yīng)是
2H++2e-=H2↑
2H++2e-=H2↑
.
(2)電解過程中,Y極放電的有
Fe和OH-
Fe和OH-
.
(3)生成高鐵酸根(FeO
42-)的電極反應(yīng)是
Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O
Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O
.
Ⅱ.若用不同種電池作為上述實(shí)驗(yàn)的電源,請(qǐng)分析電池反應(yīng).
(1)鉛蓄電池總的化學(xué)方程式為:Pb+PbO
2+2H
2SO
42H
2O+2PbSO
4,則它在充電時(shí)的陽極反應(yīng)為
PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+SO42-+4H+
PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+SO42-+4H+
.
(2)鎳鎘堿性充電電池在放電時(shí),其兩極的電極反應(yīng)如下:
正極:2NiOOH+2H
2O+2e
-=2Ni(OH)
2+2OH
-負(fù)極:Cd+2OH
--2e
-=Cd(OH)
2則它在放電時(shí)的總反應(yīng)的化學(xué)方程式為
Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2
Cd+2NiOOH+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2
.
(3)肼(N
2H
4)是一種可燃性液體,可用作火箭燃料.已知在25℃、101kPa時(shí),32.0g N
2H
4在氧氣中完全燃燒生成氮?dú)夂鸵簯B(tài)水,放出624kJ的熱量,則N
2H
4完全燃燒的熱化學(xué)方程式是
N2H4(1)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)△H=-624kJ/mol
N2H4(1)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l)△H=-624kJ/mol
;肼-空氣燃料電池是一種堿性燃料電池,電解質(zhì)溶液是20%~30%的KOH溶液,放電時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)是
N2H4+4OH--4e-=4H2O+N2↑
N2H4+4OH--4e-=4H2O+N2↑
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(4)以丙烷為燃料制作新型燃料電池,電池的正極通入O
2和CO
2,負(fù)極通入丙烷,電解質(zhì)是熔融碳酸鹽,電池總反應(yīng)方程式為:C
3H
8+5O
2=3CO
2+4H
2O.
寫出該電池正極的電極反應(yīng):
O2+2CO2+4e-=2CO32-
O2+2CO2+4e-=2CO32-
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(5)當(dāng)制備相同物質(zhì)的量的高鐵酸鉀時(shí),理論上,上述四種電池中分別消耗的Pb、Cd、肼、丙烷的物質(zhì)的量之比是
10:10:5:1
10:10:5:1
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