Question

【题目】（1）高铁酸钾(K2FeO4)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。如图是高铁电池的模拟实验装置：

①该电池放电时正极的电极反应式为_______________________________________；若维持电流强度为1 A，电池工作十分钟，理论上消耗Zn______ g(计算结果保留一位小数，已知F＝96500 C·mol-1)。

②盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向______(填“左”或“右”)移动；若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向________(填“左”或“右”)移动。

③下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）有人设想以N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制造出既能提供电能，又能固氮的新型燃料电池，装置如图所示，电池正极的电极反应式是__________________________，A是________。

（3）利用原电池工作原理测定汽车尾气中CO的浓度，其装置如图所示。该电池中O2－可以在固体介质NASICON (固溶体)内自由移动，工作时O2－的移动方向________(填“从a到b”或“从b到a”)，负极发生的电极反应式为__________________________。

Answer 1

【答案】FeO42—＋4H2O＋3e－=Fe(OH)3↓＋5OH－0.2右左使用时间长、工作电压稳定N2＋8H＋＋6e－=2NH4+氯化铵（或NH4Cl）从b到aCO＋O2－－2e－=CO2

【解析】

(1) ①根据电池装置，锌做负极，碳为正极，高铁酸钾的氧化性很强，正极上高铁酸钾发生还原反应生成氢氧化铁，电极反应为 FeO42—＋4H2O＋3e－=Fe(OH)3↓＋5OH－；若维持电离强度为1A，电池工作十分钟，通过的电子为，则理论消耗锌的质量为= 0.2g。②盐桥中阴离子向负极移动，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、构成闭合回路的作用，放电时盐桥中氯离子向右移动，用某种高分子材料制成阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子向左移动。③由图可知高铁电池的优点有使用时间长、工作电压稳定。 (2)该电池的本质反应是合成氨的反应，电池中氢气失去电子，在负极上发生氧化反应，氮气得到电子在正极上发生还原反应，则正极反应为N2＋8H＋＋6e－=2NH4+，氨气和氯化氢反应生成氯化铵，则电解质溶液为氯化铵。(3)根据图可知，一氧化碳和空气形成燃料电池，一氧化碳失去电子和氧离子反应生成二氧化碳发生氧化反应，电极反应式为CO＋O2－－2e－=CO2，所以一氧化碳所在极为负极，通入空气的一极为正极，原电池放电时电子从负极流向正极，阴离子向负极移动，所以工作时氧离子的移动方向为从b到a。