Question

【題目】Ⅰ．高鐵酸鹽在能源，環(huán)保等方面有著廣泛的用途。高鐵酸鉀（K2FeO4）不僅是一種理想的水處理劑，而且高鐵電池的研制也在進行中。如圖1是高鐵電池的模擬實驗裝置：

（1）該電池放電時正極的電極反應式為_________________；若維持電流強度為lA，電池工作10 min，理論消耗Zn______g（己知F＝965OOC/mol，計算結果小數(shù)點后保留一位數(shù)字）。

（2）鹽橋中盛有飽和KCl溶液，此鹽橋中氯離子向______（填“左”或“右”，下同）池移動；若用陽離子交換膜代替鹽橋，則鉀離子向______移動。

（3）圖2為高鐵電池和常用的高能堿性電池的放電曲線．由此可得出高鐵電地的優(yōu)點有______________。

Ⅱ．第三代混合動力車，可以用電動機，內(nèi)燃機或二者結合推動車輛。汽車上坡或加速時，電動機提供推動力．降低汽油的消耗；在剎車或下坡時，電池處于充電狀態(tài)。

（4）混合動力車的內(nèi)燃機以汽油為燃料，汽油（以辛烷C8H18計）和氧氣充分反應，生成1 mol 水蒸氣放熱550kJ；若1 g水蒸氣轉化為液態(tài)水放熱2.5kJ，則辛烷燃燒熱的熱化學方程式為_____________。

（5）混合動力車目前一般使用鎳氫電池，該電池中鎳的化合物為正極，儲氫金屬（以M表示）為負極，堿液（主要為KOH）為電解質溶液。鎳氫電池充放電原理示意如圖，其總反應式為：

H2+2NiOOH2Ni(OH)2。

根據(jù)所給信息判斷，混合動力車上坡或加速時．乙電極周圍溶液的pH______（填“增大”,“減小”或“不變”），該電極的電極反應式為_______________。

（6）遠洋輪船的鋼鐵船體在海水中易發(fā)生電化學腐蝕中的______腐蝕。利用如圖裝置，可以模擬鐵的電化學防護。

若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開關K應置于______處。

若X為鋅，開關K置于M處，該電化學防護法稱為_______。

Answer 1

【答案】FeO42-+4H2O+3e-=Fe(OH)3+5OH- 0.2 右 左 使用時間長、工作電壓穩(wěn)定 C8H18(l) + O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l) △H=-5355kJ/mol 增大 NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH- 吸氧 N 犧牲陽極的陰極保護法。

【解析】

（1）根據(jù)電池裝置，Zn做負極，C為正極；根據(jù)電子轉移計算Zn的質量；

（2）原電池中，陽離子向正極移動，陰離子向負極移動；

（4）注意燃燒熱指1mol可燃物完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物（如液態(tài)水）；

（5）混合動力車上坡或加速時，電池處于放電狀態(tài)即原電池的工作原理；

（6）緊扣犧牲陽極的保護法和外加電流的陰極保護法原理答題即可。

（1）C為正極，高鐵酸鉀的氧化性很強，正極上高鐵酸鉀發(fā)生還原反應生成Fe（OH）3，正極電極反應式為：FeO42-+4H2O+3e-═Fe（OH）3↓+5OH-，若維持電流強度為1A，電池工作十分鐘，通過電子為，則理論消耗Zn為××65g/mol=0.2g；
（2）鹽橋中陰離子移向負極移動，鹽橋起的作用是使兩個半電池連成一個通路，使兩溶液保持電中性，起到平衡電荷，構成閉合回路，放電時鹽橋中氯離子向右移動，用陽離子交換膜代替鹽橋，陽離子向正極移動，則鉀離子向左移動；
（3）由圖可知高鐵電池的優(yōu)點有：使用時間長、工作電壓穩(wěn)定；

（4）辛烷燃燒生成1mol水蒸氣放熱550kJ，所以生成9mol水蒸氣放熱4950kJ，1 g水蒸氣（即mol）轉化為液態(tài)水放熱2.5kJ，9mol水蒸氣轉化為液態(tài)水放熱405kJ，綜上，辛烷的燃燒熱為5355kJ/mol。則辛烷燃燒熱的熱化學方程式為C8H18(l) + O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l) △H=-5355kJ/mol；

（5）H2+2NiOOH2Ni(OH)2，混合動力車上坡或加速時，電池處于放電狀態(tài)即原電池的工作原理，乙電極是正極，是NiOOH轉化為氫氧化鎳的過程，該電極的電極反應式為NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-，故堿性增強，乙電極周圍溶液的pH增大；

（6）水膜呈中性或者酸性較弱時發(fā)生吸氧腐蝕，海水中發(fā)生的是吸氧腐蝕。在電解池中，陰極是被保護的電極，可以把船體與電源的負極相連，作陰極被保護，則若X為碳棒，為減緩鐵的腐蝕，開關K應置于N處。在原電池中，活潑性較差的電極一般為正極，正極被保護，若X為鋅，開關K置于M處，該電化學防護法稱為犧牲陽極的陰極保護法。