Question

【题目】（1）某研究性学习小组为探究Fe3+与Ag反应，进行如下实验。按下图连接装置并加入药品（盐桥中的物质不参与反应）。

① K闭合时，指针向左偏转，石墨作___________（填“正极”或“负极”）。

② 当指针归零后，向左侧U型管中滴加几滴 FeCl2 浓溶液，发现指针向右偏转，写出此时银电极的反应式___________。

③ 结合上述实验分析，写出Fe3+ 和Ag反应的离子方程式__________。

④ 丙同学进一步验证其结论：当指针归零后，向右侧U型管中滴加数滴饱和NaCl溶液，可观察到的现象是___________。

（2）某锂离子电池，充电时阴极发生的反应为，6C+xLi++xe-=LixC6，阳极LiFePO4转化为FePO4，写出该锂离子电池放电时正极电极方程式___________，放电时总反应的化学方程式_____________。

（3）氨氧燃料电池具有很大的发展潜力，氨氧燃料电池工作原理如下图所示。

①a电极的电极反应式是____________；标准状况下b电极通入5.6LO2，测得电路中转移0.6mol电子，则O2的利用率为_______。

②一段时间后，需向装置中补充KOH，请依据反应原理解释原因是_____________。

③联氨和N2O4可作为火箭推进剂。已知下列各反应的热化学方程式：

2O2(g)+N2(g) =2NO2(g) △H1

N2(g)+2H2(g)=N2H4(g) △H2

O2(g)+2H2(g)=2H2O(g) △H3

2N2H4(l)+ N2O4(g) =3N2(g)+4H2O(g) △H4=-1048.9kJ·mol-1

上述反应热效应之间的关系式为△H4=____________。

联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为___________________。

Answer 1

【答案】 正极 Ag+ + eˉ= Ag Ag + Fe3+ Ag+ + Fe2+ 出现白色沉淀，电流表指针向左偏转 FePO4+Li++e-=LiFePO4 xFePO4+LixC6=6C+xLiFePO4 2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O 60% 由于发生4NH3+3O2=2N2+6H2O反应，有水生成，使得溶液逐渐变稀，所以要补充KOH △H3-2△H2-△H1 反应放热量大、产生大量的气体

【解析】（1）在Fe3+与Ag反应构成的原电池中，银发生氧化反应作负极，则石墨作正极，当指针归零后，向左侧U型管中滴加几滴 FeCl2浓溶液，指针向右偏转，则左侧电极为负极，银电极为正极，发生还原反应，Fe3+和Ag反应生成银离子和亚铁离子，当指针归零后，向右侧U型管中滴加数滴饱和NaCl溶液，生成氯化银沉淀，溶液中银离子浓度下降，银单质可继续被氧化，银作负极，可观察到指针向左偏转，则

①根据上面的分析可知，K闭合时，指针向左偏转，石墨作正极；②当指针归零后，向左侧U型管中滴加几滴 FeCl2浓溶液，发现指针向右偏转，银电极为正极，发生还原反应，银电极的反应式为Ag++e－＝Ag；③Fe3+和Ag反应的离子方程式为Ag+Fe3+Ag++Fe2+；④向右侧U型管中滴加数滴饱和NaCl溶液，生成氯化银沉淀，溶液中银离子浓度下降，银单质可继续被氧化，银作负极，可观察到指针向左偏转；

（2）电池放电时正极反应式是充电时阳极反应的逆反应，充电时阳极LiFePO4转化为FePO4，则放电时正极电极方程式为FePO4+Li++e-=LiFePO4，充电时阴极发生的反应为6C+xLi++xe-＝LixC6，所以放电时总反应的化学方程式为xFePO4+LixC6=6C+xLiFePO4。

（3）①a电极通入氨气，发生失去电子的氧化反应，电解质溶液显碱性，则电极反应式是2NH3-6e-+6OH-＝N2+6H2O；标准状况下b电极通入5.6LO2，物质的量是0.25mol，理论上转移1mol电子，测得电路中转移0.6mol电子，则O2的利用率为60%。②由于发生反应4NH3+3O2＝2N2+6H2O，有水生成，使得溶液逐渐变稀，所以一段时间后，需向装置中补充KOH。③已知：

①2O2(g)+N2(g)＝2NO2(g) △H1

②N2(g)+2H2(g)＝N2H4(g) △H2

③O2(g)+2H2(g)＝2H2O(g) △H3

根据盖斯定律可知③－2×②－①即得到2N2H4(l)+ N2O4(g)＝3N2(g)+4H2O(g)的反应热△H4＝△H3-2△H2-△H1。

联氨和N2O4反应放热量大、产生大量的气体，因此可作为火箭推进剂。