Question

【題目】（1）某研究性學(xué)習(xí)小組為探究Fe3+與Ag反應(yīng)，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。按下圖連接裝置并加入藥品（鹽橋中的物質(zhì)不參與反應(yīng)）。

① K閉合時(shí)，指針向左偏轉(zhuǎn)，石墨作___________（填“正極”或“負(fù)極”）。

② 當(dāng)指針歸零后，向左側(cè)U型管中滴加幾滴 FeCl2 濃溶液，發(fā)現(xiàn)指針向右偏轉(zhuǎn)，寫出此時(shí)銀電極的反應(yīng)式___________。

③ 結(jié)合上述實(shí)驗(yàn)分析，寫出Fe3+ 和Ag反應(yīng)的離子方程式__________。

④ 丙同學(xué)進(jìn)一步驗(yàn)證其結(jié)論：當(dāng)指針歸零后，向右側(cè)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(shí)陰極發(fā)生的反應(yīng)為，6C+xLi++xe-=LixC6，陽極LiFePO4轉(zhuǎn)化為FePO4，寫出該鋰離子電池放電時(shí)正極電極方程式___________，放電時(shí)總反應(yīng)的化學(xué)方程式_____________。

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

①a電極的電極反應(yīng)式是____________；標(biāo)準(zhǔn)狀況下b電極通入5.6LO2，測(cè)得電路中轉(zhuǎn)移0.6mol電子，則O2的利用率為_______。

②一段時(shí)間后，需向裝置中補(bǔ)充KOH，請(qǐng)依據(jù)反應(yīng)原理解釋原因是_____________。

③聯(lián)氨和N2O4可作為火箭推進(jìn)劑。已知下列各反應(yīng)的熱化學(xué)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(yīng)熱效應(yīng)之間的關(guān)系式為△H4=____________。

聯(lián)氨和N2O4可作為火箭推進(jìn)劑的主要原因?yàn)?/span>___________________。

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(zhuǎn) 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(yīng)，有水生成，使得溶液逐漸變稀，所以要補(bǔ)充KOH △H3-2△H2-△H1 反應(yīng)放熱量大、產(chǎn)生大量的氣體

【解析】（1）在Fe3+與Ag反應(yīng)構(gòu)成的原電池中，銀發(fā)生氧化反應(yīng)作負(fù)極，則石墨作正極，當(dāng)指針歸零后，向左側(cè)U型管中滴加幾滴 FeCl2濃溶液，指針向右偏轉(zhuǎn)，則左側(cè)電極為負(fù)極，銀電極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，F(xiàn)e3+和Ag反應(yīng)生成銀離子和亞鐵離子，當(dāng)指針歸零后，向右側(cè)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(zhì)可繼續(xù)被氧化，銀作負(fù)極，可觀察到指針向左偏轉(zhuǎn)，則

①根據(jù)上面的分析可知，K閉合時(shí)，指針向左偏轉(zhuǎn)，石墨作正極；②當(dāng)指針歸零后，向左側(cè)U型管中滴加幾滴 FeCl2濃溶液，發(fā)現(xiàn)指針向右偏轉(zhuǎn)，銀電極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，銀電極的反應(yīng)式為Ag++e－＝Ag；③Fe3+和Ag反應(yīng)的離子方程式為Ag+Fe3+Ag++Fe2+；④向右側(cè)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(zhì)可繼續(xù)被氧化，銀作負(fù)極，可觀察到指針向左偏轉(zhuǎn)；

（2）電池放電時(shí)正極反應(yīng)式是充電時(shí)陽極反應(yīng)的逆反應(yīng)，充電時(shí)陽極LiFePO4轉(zhuǎn)化為FePO4，則放電時(shí)正極電極方程式為FePO4+Li++e-=LiFePO4，充電時(shí)陰極發(fā)生的反應(yīng)為6C+xLi++xe-＝LixC6，所以放電時(shí)總反應(yīng)的化學(xué)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(yīng)，電解質(zhì)溶液顯堿性，則電極反應(yīng)式是2NH3-6e-+6OH-＝N2+6H2O；標(biāo)準(zhǔn)狀況下b電極通入5.6LO2，物質(zhì)的量是0.25mol，理論上轉(zhuǎn)移1mol電子，測(cè)得電路中轉(zhuǎn)移0.6mol電子，則O2的利用率為60%。②由于發(fā)生反應(yīng)4NH3+3O2＝2N2+6H2O，有水生成，使得溶液逐漸變稀，所以一段時(shí)間后，需向裝置中補(bǔ)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(yīng)熱△H4＝△H3-2△H2-△H1。

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