Question

(17分)金属作为一种能源受到越来越多的关注。

（1）起始阶段，金属主要作为燃料的添加剂。如航天飞机曾用金属铝粉和高氯酸铵混合物作为固体燃料，加热铝粉使其氧化并放出大量热量，促使混合物中另一种燃料分【解析】
4NH₄ClO₄6H₂O↑+2N₂↑+4HCl↑+5O₂↑，在该反应中还原产物与氧化产物的物质的量比为_______，每有1molNH₄ClO₄分解，转移电子的物质的量为__________。

（2）随着研究的深入，金属燃料直接作为能源出现。

①铁和铝的燃烧可以提供大量能量。

已知：4Al(s)+3O₂(g)=2Al₂O₃(s)    △H ₁；3Fe(s)+2O₂(g)=Fe₃O₄(s) △H ₂

则相同质量的铝和铁完全燃烧，铝提供能量是铁提供能量的_____倍(用△H ₁和△H ₂表示)。

②关于金属燃料的下列说法错误的是________

a．较易控制金属燃烧后产物，减少对环境的污染

b．镁可以通过与二氧化碳的反应，达到既节能又减碳的效果

c．将金属加工为纳米金属时，表面积增大更容易燃烧

d．电解法冶炼镁铝的技术比较成熟，制取的镁铝可作为燃料用于发电

（3）相比金属燃料来讲，将金属中的化学能转化为电能在现在得到了更为广泛的应用。

①下图为某银锌电池的装置图，则该装置工作时，负极区pH______(填“增大”、“减小”或“不变)，正极反应式为__________________。

②一种新型电池是以Li₂FeSiO₄、嵌有Li的石墨为电极，含Li⁺的导电固体为电解质，放、充电的总反应式可表示为Li+LiFeSiO₄ Li₂FeSiO₄。放电时，Li⁺向________(填“正”或“负”)极移动；充电时，每生成1mol LiFeSiO₄转移_________mol电子。

Answer

（17分，除标明3分外，其余每空均为2分）(许新波、刘思平、岳慧英、于明航、王翠红)

（1）4：7 8mol

（2）14△H 1/9△H 2 d

（3）减小 Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH- (3分) 正极 1mol

【解析】

试题分析：（1）反应4NH4ClO46H2O↑+2N2↑+4HCl↑+5O2↑ 中氯元素的化合价由NH4ClO4中的+7价降为HCl中的-1价，HCl为还原产物；氧元素的化合价由NH4ClO4中的-2价升为O2中的0价，氮元素的化合价由NH4ClO4中的-3价升为N2中的0价，N2和O2为氧化产物，转移的电子数为32，故该反应中还原产物与氧化产物的物质的量比为4:7，每有1molNH4ClO4分解，转移电子的物质的量为8mol。（2）①根据4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s) △H 1知1gAl燃烧的反应热为△H 1/128，根据3Fe(s)+2O2(g)=Fe3O4(s) △H 2知1gFe燃烧的反应热为△H 2/168，则相同质量的铝和铁完全燃烧，铝提供能量是铁提供能量的14△H 1/9△H 2倍。②a．金属燃料燃烧的产物为固体，较易控制，减少对环境的污染，正确；b．镁与二氧化碳在点燃条件下反应生成氧化镁和单质碳同时放出大量的热，达到既节能又减碳的效果，正确；c．将金属加工为纳米金属时，表面积增大，增大与氧气等助燃剂的接触面积，更容易燃烧，正确；d．电解法制取的镁铝作为燃料用于发电，过程中电能损失，得不偿失，错误，选d。（3）①银锌电池中锌为负极，电极反应式为Zn+2OH－-2e－==Zn(OH)2，则该装置工作时，负极区pH减小；氧化银为正极，得电子发生还原反应生成单质银，正极反应式为Ag2O+2e-+H2O==2Ag+2OH- 。②由新型电池放、充电的总反应式知放电时为原电池，Li+向正极移动；充电时为电解池，反应由右向左进行，每生成1mol LiFeSiO4转移1mol电子。

考点：以金属燃料的利用为载体考查氧化还原反应，反应热的计算，原电池原理的应用、化学电源。