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1所示是高铁电池的模拟实验装置。

①该电池放电时正极产生红褐色物质，写出正极的电极反应式为_________。

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，装置如下图所示，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，其装置如下图所示。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- 右 左 使用时间长、工作电压稳定 N2+8H++6e-=2NH4+ NH4Cl b到a CO-2e-+O2-=CO2

【解析】

(1)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，正极上高铁酸钾发生还原反应生成Fe(OH)3；②原电池工作时，阴离子向原电池负极移动，阳离子向正移动；③根据图像从使用时间的长短和工作电压角度分析解答；

(2)该电池的本质反应是合成氨反应，所以正极是氮气发生还原反应，据此写出正极的电极反应式；生成的铵根离子与溶液中的氯化氢结合生成氯化铵；

(3)原电池放电时电子从负极流向正极，阴离子向负极移动，负极上一氧化碳失电子和氧离子反应生成二氧化碳。

(1)①根据电池装置示意图，Zn做负极，C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Fe(OH)3，正极的电极反应式为：FeO42-+4H2O+3e-═Fe(OH)3↓+5OH-，故答案为：FeO42-+4H2O+3e-═Fe(OH)3↓+5OH-；

②盐桥中阴离子向原电池负极移动。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，若用阳离子交换膜代替盐桥，则钾离子(阳离子)向左移动，故答案为：右；左；

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)该电池的本质是合成氨反应，所以正极上是氮气发生还原反应，电极反应式为N2+8H++6e-=2NH4+；生成的铵根离子与溶液中的氯化氢结合生成氯化铵，所以A是NH4Cl，故答案为：N2+8H++6e-=2NH4+；NH4Cl；

(3)依据图可知：一氧化碳-空气形成燃料电池，一氧化碳失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CO-2e-+O2-=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O2-的移动方向从b到a，故答案为：b到a；CO-2e-+O2-=CO2。