Question

【题目】Ⅰ．高铁酸盐在能源，环保等方面有着广泛的用途。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1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lA，电池工作10 min，理论消耗Zn______g（己知F＝965OOC/mol，计算结果小数点后保留一位数字）。

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

（3）图2为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线．由此可得出高铁电地的优点有______________。

Ⅱ．第三代混合动力车，可以用电动机，内燃机或二者结合推动车辆。汽车上坡或加速时，电动机提供推动力．降低汽油的消耗；在刹车或下坡时，电池处于充电状态。

（4）混合动力车的内燃机以汽油为燃料，汽油（以辛烷C8H18计）和氧气充分反应，生成1 mol 水蒸气放热550kJ；若1 g水蒸气转化为液态水放热2.5kJ，则辛烷燃烧热的热化学方程式为_____________。

（5）混合动力车目前一般使用镍氢电池，该电池中镍的化合物为正极，储氢金属（以M表示）为负极，碱液（主要为KOH）为电解质溶液。镍氢电池充放电原理示意如图，其总反应式为：

H2+2NiOOH2Ni(OH)2。

根据所给信息判断，混合动力车上坡或加速时．乙电极周围溶液的pH______（填“增大”,“减小”或“不变”），该电极的电极反应式为_______________。

（6）远洋轮船的钢铁船体在海水中易发生电化学有腐蚀中的______腐蚀。为防止这种腐蚀，通常把船体与浸在海水里的Zn块相连，或与像铅酸蓄电池这样的直流电源的______（填“正”或“负”）极相连，铅酸蓄电池放电时的总反应式为_____________。

Ⅲ．（7）市售一次电池品种很多，除熟知的普通锌锰干电池外．还有碱性锌锰电池，锂电池等。碱性锌锰电池的正极材料为_________，该电池放电时的电极反应式为________。

Ⅳ.催化剂是化工技术的核心，绝大多数的化工生产均需采用催化工艺。

（8）人们常用催化剂来选择反应进行的方向．图1所示为一定条件下1 mol CH3OH 与O2发生反应时．生成CO 、CO2或HCHO的能量变化图[反应物O2(g)和生成物H2O(g)略去]。在有催化剂作用下，CH3OH与O2反应主要生成________（填“CO” 、“CO2”或“HCHO”）；2HCHO(g)+O2(g)=2CO(g)+2H2O(g) △H=________。

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 C8H18(l)+ O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l) △H=-5355kJ/mol 增大 NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH- 吸氧 负 Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O MnO2 2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH- HCHO -470kJ/mol

【解析】Ⅰ．（1）根据电池装置，Zn做负极，C为正极，高铁酸钾的氧化性很强，左边烧杯只能生成三价铁，三价铁离子在碱溶液中沉淀下来，正极上高铁酸钾发生还原反应生成氢氧化铁，正极电极反应式为：FeO42-+4H2O+3e-＝Fe(OH)3↓+5OH-，若维持电流强度为1A，电池工作十分钟，通过电子为1A×600s÷(96500C/mol)，则理论消耗Zn为1A×600s÷(96500C/mol)×1/2×65g/mol=0.2g；（2）盐桥中阴离子移向负极移动，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，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；

Ⅱ．（4）辛烷C8H18和氧气充分反应，生成lmol水蒸气放热550kJ，当生成9mol水蒸气则会放出550kJ×9=4950kJ的能量；若1g水蒸气转化为液态水放热2.5kJ，则9mol水蒸气转化为液态水放出的热量是2.5kJ×9×18＝405kJ，因此辛烷燃烧热的热化学方程式为C8H18(l)+ O2(g)＝8CO2(g)+9H2O(l) △H=-5355kJ/mol；（4）混合动力车上坡或加速时，发生的是放电过程，在乙电极，发生电极反应：NiOOH+H2O+e-＝Ni(OH)2+OH-，该极附近氢氧根浓度增大，所以碱性增强，电极周围溶液的pH增大；（6）钢铁船体在海水中易发生电化学腐蚀中的吸氧腐蚀，在电解池中，阴极是被保护的电极，可以把船体与浸在海水里的Zn块相连，或与电源的负极相连；铅酸蓄电池放电时的总反应式为Pb+PbO2+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O；

Ⅲ．（7）碱性锌锰电池的正极材料为MnO2，该电池放电时的电极反应式为2MnO2+2H2O+2e-＝2MnOOH+2OH-。

Ⅳ.（8）催化剂降低反应的活化能，因此根据图像可知在有催化剂作用下，CH3OH与O2反应主要生成HCHO；根据图像可知反应2HCHO(g)+O2(g)=2CO(g)+2H2O(g)的△H＝－2×（676－158－283）kJ/mol＝－470kJ/mol。