Question

13．（1）高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通電池相比，該電池能較長時間保持穩定的放電電壓．高鐵電池的總反應為：3Zn+2K₂FeO₄+8H₂O$?_{充電}^{放電}$3Zn（OH）₂+2Fe（OH）₃+4KOH．高鐵電池的負極材料是鋅，放電時，正極發生還原（填“氧化”或“還原”）反應．
（2）依據氧化還原反應：2Ag⁺（aq）+Cu（s）=Cu²⁺（aq）+2Ag（s）設計的原電池，完成如圖原電池的裝置示意圖，并作相應標注；其正極反應為Ag⁺+e^-=Ag．
（3）工業上可利用SO₂制取硫酸．已知25℃、101 kPa時：
2SO₂（g）+O₂（g）=2SO₃（g）△H₁=一197 kJ/mol；
2H₂O （g）=2H₂O（1）△H₂=一44 kJ/mol；
2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（g）=2H₂SO₄（l）△H₃=一545 kJ/mol．
則SO₃ （g）與H₂O（l）反應的熱化學方程式是SO₃ （g）+H₂O（l）=H₂SO₄（l）△H=-152kJ/mol．

Answer 1

分析 （1）放電時，該電池是原電池，原電池負極上失電子化合價升高而發生氧化反應；放電時，正極上得電子發生還原反應；
（2）Cu失電子發生氧化反應，為負極，另一個電極為正極，負極上Cu失電子發生氧化反應，正極上Ag⁺得電子發生還原反應；
（3）利用蓋斯定律，將熱化學方程式進行運算，計算反應的焓變．

解答 解：（1）電池的負極上發生氧化反應，正極上發生還原反應．由高鐵電池放電時總反應方程式可知，負極材料應為作還原劑的Zn，正極上得電子發生還原反應，
故答案為：鋅；還原；
（2）Cu失電子發生氧化反應，為負極，負極上Cu失電子發生氧化反應，電解質溶液為硫酸銅溶液，另一個電極為正極，正極上Ag⁺得電子發生還原反應，電解質溶液為硝酸銀溶液，電極反應式為：Ag⁺+e^-=Ag，設計的原電池為，
故答案為：；Ag⁺+e^-=Ag；
（3）2SO₂（g）+O₂（g）2SO₃（g）△H₁=一197kJ/mol ①
  2H₂O （g）=2H₂O（1）△H₂=-44kJ/mol ②
  2SO₂（g）+O₂（g）+2H₂O（g）=2H₂SO₄（l）△H₃=一545kJ/mol③
利用蓋斯定律：（③-①-②）×$\frac{1}{2}$ 得SO₃ （g）+H₂O（l）=H₂SO₄（l）△H=-152kJ/mol，
故答案為：SO₃ （g）+H₂O（l）=H₂SO₄（l）△H=-152kJ/mol．

點評 本題考查了原電池的電極反應式書寫、原電池設計、蓋斯定律的應用，題目難度不大．