Question

高铁酸钾（K₂FeO₄）具有高效的消毒作用，为一种新型非氯高效消毒剂。电解法制备高铁酸钾操作简便，成功率高，易于实验室制备。其原理如下图所示。

I. 实验过程中，两极均有气体产生，Y极区溶液逐渐变成紫红色；停止实验，铁电极明显变细，电解液仍然澄清。查阅资料发现，高铁酸根（FeO₄^2－）在溶液中呈紫红色。
（1）电解过程中，X极是_________极，电极反应是__________________。
（2）电解过程中，Y极放电的有_________________。
（3）生成高铁酸根（FeO₄^2－）的电极反应是_________________。
II. 若用不同种电池作为上述实验的电源，请分析电池反应。
（1）铅蓄电池总的化学方程式为： Pb＋PbO₂＋2H₂SO₄2H₂O＋2PbSO₄，则它在充电时的阳极反应为__________________。
（2）镍镉碱性充电电池在放电时，其两极的电极反应如下：
正极：2NiOOH＋2H₂O＋2e^－＝2Ni(OH)₂＋2OH^－     
负极：Cd＋2OH^－－2e^－＝Cd(OH)₂
则它在放电时的总反应的化学方程式为______________________。
（3）肼（N₂H₄）是一种可燃性液体，可用作火箭燃料。已知在25℃、101kPa时，32.0g 
N₂H₄在氧气中完全燃烧生成氮气和液态水，放出624kJ的热量，则N₂H₄完全燃烧的热化学方程式是___________________；肼—空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%~30%的KOH溶液，放电时负极的电极反应是__________________。
（4）以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入O₂和CO₂，负极通入丙烷，电解质是熔融碳酸盐，电池总反应方程式为：C₃H₈＋5O₂＝3CO₂＋4H₂O。写出该电池正极的电极反应：__________________。
（5）当制备相同物质的量的高铁酸钾时，理论上，上述四种电池中分别消耗的Pb、Cd、肼、丙烷的物质的量之比是_______________。

Answer 1

Ⅰ.（1）阴；2H^＋＋2e^－= H₂↑；（2）Fe和OH^－；（3）Fe＋8OH^－－6e^－= FeO₄^2－＋4H₂O
Ⅱ.（1）PbSO₄＋2H₂O－2e^－= PbO₂＋SO₄^2－＋4H^＋；（2）Cd＋2NiOOH＋2H₂O = Cd(OH)₂＋2Ni(OH)₂；（3）N₂H₄（l）＋O₂（g）= N₂（g）＋2H₂O（l） △H=－624kJ/mol；N₂H₄＋4OH^－－4e^－= 4H₂O＋N₂↑；（4）O₂＋2CO₂＋4e^－= 2CO₃^2－；（5）10:10:5:1