Question

【題目】(1)高鐵酸鉀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。總反應式為，如圖是高鐵電池的模擬實驗裝置：

①該電池鹽橋中盛有飽和溶液，此鹽橋中氯離子向______(填“左”或“右”)移動。

②該電池放電時正極的電極反應式為______；充電時每轉移0.3mol電子，有______mol生成，正極附近溶液的堿性______(填“增強”，“不變”或“減弱”)。

③上圖為高鐵電池和常用的高能堿性電池的放電曲線，由此可得出高鐵電池的優點有_________________。

(2)“”電池可將變廢為寶。我國科研人員研制出的可充電“”電池，以鈉箔和多壁碳納米管(MWCNT)為電極材料，總反應為。放電時該電池“吸入”，其工作原理如圖所示：

①充電時，正極的電極反應式為________________________________。

②放電時，若生成的和全部沉積在電極表面，當轉移0.2mol時，兩極的質量差為______。

Answer 1

【答案】右 FeO42-+4H2O+3e-=Fe(OH)3+5OH- 0.1 減弱 使用時間長、工作電壓穩定 15.8g

【解析】

(1) ①鹽橋可起到平衡電荷，陰離子向負極移動，陽離子向正極移動；

②該電池放電時正極高鐵酸根離子得電子發生還原反應；根據高鐵酸鉀和轉移電子之間的關系式計算；充電時正極反應和放電時相反，消耗氫氧根離子；

③根據圖中的放電時間、電壓穩定性分析高鐵電池的優點。

（2）①充電時該電池“放出”CO 2，正極變為電解池的陽極，失電子發生氧化反應，據此書寫電極方程式；

②由放電時總反應4Na+3CO2=2Na2CO3+C可知，放電時負極消耗鈉，質量減小，正極生成碳酸鈉和碳質量增加，根據電極反應計算質量變化值。

(1)①鹽橋中陰離子向負極移動，陽離子向正極移動，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，故放電時鹽橋中氯離子向右移動，

故答案為：右；

②放電時，負極電極反應式為Zn-2e-+2OH-═Zn（OH）2，正極上得電子發生還原反應，由電池的總反應方程式-負極反應式=正極反應式可知，正極反應式為FeO42-+3e-+4H2O═Fe（OH）3+5OH-；充電時，理論上分析，每生成1molK2FeO4轉移3mol電子，所以每轉移0.3mol電子，有0.1mol生成；充電時，正極接電源正極，作陽極，發生氧化反應，根據電極反應式知，正極附近有氫氧根離子被消耗，所以正極附近溶液堿性減弱，

故答案為：FeO42-+3e-+4H2O═Fe（OH）3+5OH-；0.1；減弱；

③由圖可知高鐵電池的優點有：使用時間長、工作電壓穩定。

故答案為：使用時間長、工作電壓穩定；

（2）①充電時該電池“放出” CO2，正極變為電解池的陽極，失電子發生氧化反應，故電極方程式為2Na2CO3+C-4e=3CO2↑+4Na+ ，

故答案為：2Na2CO3+C-4e=3CO2↑+4Na+

②由放電時總反應4Na+3CO2=2Na2CO3+C可知，當轉移0.2mol時，負極消耗0.2molNa，質量減少0.2mol×23g/mol=4.6g；同時正極產生0.1mol Na2CO3和0.05molC，質量增加(0.1mol×106g/mol+0.05mol×12g/mol)=11.2g，兩極的質量差為11.2g+4.6g=15.8g。

故答案為：15.8g。