Question

【题目】(1)高铁酸钾不仅是一种理想的水处理剂，而且高铁电池的研制也在进行中。总反应式为，如图是高铁电池的模拟实验装置：

①该电池盐桥中盛有饱和溶液，此盐桥中氯离子向______(填“左”或“右”)移动。

②该电池放电时正极的电极反应式为______；充电时每转移0.3mol电子，有______mol生成，正极附近溶液的碱性______(填“增强”，“不变”或“减弱”)。

③上图为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有_________________。

(2)“”电池可将变废为宝。我国科研人员研制出的可充电“”电池，以钠箔和多壁碳纳米管(MWCNT)为电极材料，总反应为。放电时该电池“吸入”，其工作原理如图所示：

①充电时，正极的电极反应式为________________________________。

②放电时，若生成的和全部沉积在电极表面，当转移0.2mol时，两极的质量差为______。

Answer 1

【答案】右 FeO42-+4H2O+3e-=Fe(OH)3+5OH- 0.1 减弱 使用时间长、工作电压稳定 15.8g

【解析】

(1) ①盐桥可起到平衡电荷，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动；

②该电池放电时正极高铁酸根离子得电子发生还原反应；根据高铁酸钾和转移电子之间的关系式计算；充电时正极反应和放电时相反，消耗氢氧根离子；

③根据图中的放电时间、电压稳定性分析高铁电池的优点。

（2）①充电时该电池“放出”CO 2，正极变为电解池的阳极，失电子发生氧化反应，据此书写电极方程式；

②由放电时总反应4Na+3CO2=2Na2CO3+C可知，放电时负极消耗钠，质量减小，正极生成碳酸钠和碳质量增加，根据电极反应计算质量变化值。

(1)①盐桥中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，盐桥起的作用是使两个半电池连成一个通路，使两溶液保持电中性，起到平衡电荷，构成闭合回路，故放电时盐桥中氯离子向右移动，

故答案为：右；

②放电时，负极电极反应式为Zn-2e-+2OH-═Zn（OH）2，正极上得电子发生还原反应，由电池的总反应方程式-负极反应式=正极反应式可知，正极反应式为FeO42-+3e-+4H2O═Fe（OH）3+5OH-；充电时，理论上分析，每生成1molK2FeO4转移3mol电子，所以每转移0.3mol电子，有0.1mol生成；充电时，正极接电源正极，作阳极，发生氧化反应，根据电极反应式知，正极附近有氢氧根离子被消耗，所以正极附近溶液碱性减弱，

故答案为：FeO42-+3e-+4H2O═Fe（OH）3+5OH-；0.1；减弱；

③由图可知高铁电池的优点有：使用时间长、工作电压稳定。

故答案为：使用时间长、工作电压稳定；

（2）①充电时该电池“放出” CO2，正极变为电解池的阳极，失电子发生氧化反应，故电极方程式为2Na2CO3+C-4e=3CO2↑+4Na+ ，

故答案为：2Na2CO3+C-4e=3CO2↑+4Na+

②由放电时总反应4Na+3CO2=2Na2CO3+C可知，当转移0.2mol时，负极消耗0.2molNa，质量减少0.2mol×23g/mol=4.6g；同时正极产生0.1mol Na2CO3和0.05molC，质量增加(0.1mol×106g/mol+0.05mol×12g/mol)=11.2g，两极的质量差为11.2g+4.6g=15.8g。

故答案为：15.8g。