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行中。如圖1是高鐵電池的模擬實驗裝置：

①該電池放電時正極的電極反應式為____________________________________；

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；若用陽離子交換膜代替鹽橋，則鉀離子向______(填“左”或“右”)移動。

③圖2為高鐵電池和常用的高能堿性電池的放電曲線，由此可得出高鐵電池的優(yōu)點有_____________________________________________________________。

(2)有人設想以N2和H2為反應物，以溶有A的稀鹽酸為電解質溶液，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式是____________________，A是____________。

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

Answer 1

【答案】FeO42-+3e-+4H2O=Fe(OH)3+5OH- 右 左 放電時間長且電壓穩(wěn)定 N2+6e-+8H+=2NH4+ NH4Cl 從b到a CO-2e-+O2-=CO2

【解析】

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

②鹽橋可以起到平衡電荷的作用，陰離子向負極移動，陽離子向正極移動；

③由圖可知高鐵電池的優(yōu)點：使用時間長，工作時電壓穩(wěn)定；

（2）由圖可知電池中氫氣失去電子，在負極發(fā)生氧化反應，氮氣得到電子在正極發(fā)生還原反應，氨氣與HCl反應生成NH4Cl；

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

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

②鹽橋中陰離子向負極移動，陽離子向正極移動，因此氯離子向右側移動，K+向左側移動；若用陽離子交換膜代替鹽橋，則K+向左側移動；

③由圖可知高鐵電池的優(yōu)點：使用時間長，工作時電壓穩(wěn)定；

（2）由圖可知，該裝置的總反應是合成氨的反應，氫氣失去電子，在負極發(fā)生氧化反應，氮氣得到電子，在正極發(fā)生還原反應，那么正極的電極反應為：N2+6e-+8H+=2NH4+，氨氣與HCl反應生成NH4Cl，因此電解質是NH4Cl；

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