Question

【題目】（1）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行中。如圖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_______________________________________；若維持電流強度為1 A，電池工作十分鐘，理論上消耗Zn______ g(計算結果保留一位小數，已知F＝96500 C·mol-1)。

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下圖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”)，負極發生的電極反應式為__________________________。

Answer 1

【答案】FeO42—＋4H2O＋3e－=Fe(OH)3↓＋5OH－0.2右左使用時間長、工作電壓穩定N2＋8H＋＋6e－=2NH4+氯化銨（或NH4Cl）從b到aCO＋O2－－2e－=CO2

【解析】

(1) ①根據電池裝置，鋅做負極，碳為正極，高鐵酸鉀的氧化性很強，正極上高鐵酸鉀發生還原反應生成氫氧化鐵，電極反應為 FeO42—＋4H2O＋3e－=Fe(OH)3↓＋5OH－；若維持電離強度為1A，電池工作十分鐘，通過的電子為，則理論消耗鋅的質量為= 0.2g。②鹽橋中陰離子向負極移動，鹽橋起的作用是使兩個半電池連成一個通路，使兩溶液保持電中性，起到平衡電荷、構成閉合回路的作用，放電時鹽橋中氯離子向右移動，用某種高分子材料制成陽離子交換膜代替鹽橋，則鉀離子向左移動。③由圖可知高鐵電池的優點有使用時間長、工作電壓穩定。 (2)該電池的本質反應是合成氨的反應，電池中氫氣失去電子，在負極上發生氧化反應，氮氣得到電子在正極上發生還原反應，則正極反應為N2＋8H＋＋6e－=2NH4+，氨氣和氯化氫反應生成氯化銨，則電解質溶液為氯化銨。(3)根據圖可知，一氧化碳和空氣形成燃料電池，一氧化碳失去電子和氧離子反應生成二氧化碳發生氧化反應，電極反應式為CO＋O2－－2e－=CO2，所以一氧化碳所在極為負極，通入空氣的一極為正極，原電池放電時電子從負極流向正極，陰離子向負極移動，所以工作時氧離子的移動方向為從b到a。