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腐蚀中的______腐蚀。利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。

若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于______处。

若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为_______。

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 N 牺牲阳极的阴极保护法。

【解析】

（1）根据电池装置，Zn做负极，C为正极；根据电子转移计算Zn的质量；

（2）原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动；

（4）注意燃烧热指1mol可燃物完全燃烧生成稳定的氧化物（如液态水）；

（5）混合动力车上坡或加速时，电池处于放电状态即原电池的工作原理；

（6）紧扣牺牲阳极的保护法和外加电流的阴极保护法原理答题即可。

（1）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，则理论消耗Zn为××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，用阳离子交换膜代替盐桥，阳离子向正极移动，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；

（4）辛烷燃烧生成1mol水蒸气放热550kJ，所以生成9mol水蒸气放热4950kJ，1 g水蒸气（即mol）转化为液态水放热2.5kJ，9mol水蒸气转化为液态水放热405kJ，综上，辛烷的燃烧热为5355kJ/mol。则辛烷燃烧热的热化学方程式为C8H18(l) + O2(g)=8CO2(g)+9H2O(l) △H=-5355kJ/mol；

（5）H2+2NiOOH2Ni(OH)2，混合动力车上坡或加速时，电池处于放电状态即原电池的工作原理，乙电极是正极，是NiOOH转化为氢氧化镍的过程，该电极的电极反应式为NiOOH+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-，故碱性增强，乙电极周围溶液的pH增大；

（6）水膜呈中性或者酸性较弱时发生吸氧腐蚀，海水中发生的是吸氧腐蚀。在电解池中，阴极是被保护的电极，可以把船体与电源的负极相连，作阴极被保护，则若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于N处。在原电池中，活泼性较差的电极一般为正极，正极被保护，若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为牺牲阳极的阴极保护法。