Question

【題目】（1）某研究性學習小組為探究Fe3+與Ag反應，進行如下實驗。按下圖連接裝置并加入藥品（鹽橋中的物質不參與反應）。

① K閉合時，指針向左偏轉，石墨作___________（填“正極”或“負極”）。

② 當指針歸零后，向左側U型管中滴加幾滴 FeCl2 濃溶液，發(fā)現(xiàn)指針向右偏轉，寫出此時銀電極的反應式___________。

③ 結合上述實驗分析，寫出Fe3+ 和Ag反應的離子方程式__________。

④ 丙同學進一步驗證其結論：當指針歸零后，向右側U型管中滴加數(shù)滴飽和NaCl溶液，可觀察到的現(xiàn)象是___________。

（2）某鋰離子電池，充電時陰極發(fā)生的反應為，6C+xLi++xe-=LixC6，陽極LiFePO4轉化為FePO4，寫出該鋰離子電池放電時正極電極方程式___________，放電時總反應的化學方程式_____________。

（3）氨氧燃料電池具有很大的發(fā)展?jié)摿Γ�氨氧燃料電池工作原理如下圖所示。

①a電極的電極反應式是____________；標準狀況下b電極通入5.6LO2，測得電路中轉移0.6mol電子，則O2的利用率為_______。

②一段時間后，需向裝置中補充KOH，請依據(jù)反應原理解釋原因是_____________。

③聯(lián)氨和N2O4可作為火箭推進劑。已知下列各反應的熱化學方程式：

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

上述反應熱效應之間的關系式為△H4=____________。

聯(lián)氨和N2O4可作為火箭推進劑的主要原因為___________________。

Answer 1

【答案】 正極 Ag+ + eˉ= Ag Ag + Fe3+ Ag+ + Fe2+ 出現(xiàn)白色沉淀，電流表指針向左偏轉 FePO4+Li++e-=LiFePO4 xFePO4+LixC6=6C+xLiFePO4 2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O 60% 由于發(fā)生4NH3+3O2=2N2+6H2O反應，有水生成，使得溶液逐漸變稀，所以要補充KOH △H3-2△H2-△H1 反應放熱量大、產(chǎn)生大量的氣體

【解析】（1）在Fe3+與Ag反應構成的原電池中，銀發(fā)生氧化反應作負極，則石墨作正極，當指針歸零后，向左側U型管中滴加幾滴 FeCl2濃溶液，指針向右偏轉，則左側電極為負極，銀電極為正極，發(fā)生還原反應，F(xiàn)e3+和Ag反應生成銀離子和亞鐵離子，當指針歸零后，向右側U型管中滴加數(shù)滴飽和NaCl溶液，生成氯化銀沉淀，溶液中銀離子濃度下降，銀單質可繼續(xù)被氧化，銀作負極，可觀察到指針向左偏轉，則

①根據(jù)上面的分析可知，K閉合時，指針向左偏轉，石墨作正極；②當指針歸零后，向左側U型管中滴加幾滴 FeCl2濃溶液，發(fā)現(xiàn)指針向右偏轉，銀電極為正極，發(fā)生還原反應，銀電極的反應式為Ag++e－＝Ag；③Fe3+和Ag反應的離子方程式為Ag+Fe3+Ag++Fe2+；④向右側U型管中滴加數(shù)滴飽和NaCl溶液，生成氯化銀沉淀，溶液中銀離子濃度下降，銀單質可繼續(xù)被氧化，銀作負極，可觀察到指針向左偏轉；

（2）電池放電時正極反應式是充電時陽極反應的逆反應，充電時陽極LiFePO4轉化為FePO4，則放電時正極電極方程式為FePO4+Li++e-=LiFePO4，充電時陰極發(fā)生的反應為6C+xLi++xe-＝LixC6，所以放電時總反應的化學方程式為xFePO4+LixC6=6C+xLiFePO4。

（3）①a電極通入氨氣，發(fā)生失去電子的氧化反應，電解質溶液顯堿性，則電極反應式是2NH3-6e-+6OH-＝N2+6H2O；標準狀況下b電極通入5.6LO2，物質的量是0.25mol，理論上轉移1mol電子，測得電路中轉移0.6mol電子，則O2的利用率為60%。②由于發(fā)生反應4NH3+3O2＝2N2+6H2O，有水生成，使得溶液逐漸變稀，所以一段時間后，需向裝置中補充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

根據(jù)蓋斯定律可知③－2×②－①即得到2N2H4(l)+ N2O4(g)＝3N2(g)+4H2O(g)的反應熱△H4＝△H3-2△H2-△H1。

聯(lián)氨和N2O4反應放熱量大、產(chǎn)生大量的氣體，因此可作為火箭推進劑。