Question

【題目】電池在我們的生活中有著重要的應(yīng)用，請回答下列問題：

（1）為了驗(yàn)證Fe2+與Cu2+氧化性強(qiáng)弱，下列裝置能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?/span>______（填序號(hào)），寫出正極的電極反應(yīng)式_______。若構(gòu)建原電池時(shí)兩個(gè)電極的質(zhì)量相等，當(dāng)導(dǎo)線中通過0.05mol電子時(shí)，兩個(gè)電極的質(zhì)量差為________。

（2）將CH4設(shè)計(jì)成燃料電池，其利用率更高，裝置如圖所示（A、B為多孔碳棒）。

實(shí)驗(yàn)測得OH定問移向B電極，則_____（填“A”或“B”）處電極入口通甲烷，其電極反應(yīng)式為___________。當(dāng)消耗甲院的體積為33.6 L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）時(shí)，假設(shè)電池的能量轉(zhuǎn)化率為80%，則導(dǎo)線中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為________。

Answer 1

【答案】 ③ Cu2++2e-＝Cu 3g B CH4-8e-+10OH-＝CO32-+7H2O 9.6mol

【解析】（1）驗(yàn)證Fe2+與Cu2+氧化性強(qiáng)弱，在原電池中，鐵作負(fù)極、其它導(dǎo)電的活潑性弱于鐵的金屬或非金屬作正極，電解質(zhì)溶液為可溶性的銅鹽；

（2）①根據(jù)OH定問移向B電極可知，A為正極、B為負(fù)極，據(jù)此分析判斷。

（1）要驗(yàn)證Fe2+與Cu2+氧化性強(qiáng)弱，在原電池中，鐵作負(fù)極、其它導(dǎo)電的活潑性弱于鐵的金屬或非金屬作正極，電解質(zhì)溶液為可溶性的銅鹽，則①中銅作負(fù)極、C作正極，電池反應(yīng)式為Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+，不能驗(yàn)證Fe2+與Cu2+氧化性強(qiáng)弱，錯(cuò)誤；②中鐵發(fā)生鈍化現(xiàn)象，Cu作負(fù)極、鐵作正極，電池反應(yīng)式為：Cu+2NO3-+4H+=Cu2++2NO2↑+2H2O，不能驗(yàn)證Fe2+與Cu2+氧化性強(qiáng)弱，錯(cuò)誤；③中鐵作負(fù)極、碳棒作正極，電池反應(yīng)式為：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+，能驗(yàn)證Fe2+與Cu2+氧化性強(qiáng)弱，正確；答案選③；③中碳棒作正極，銅離子放電，電極反應(yīng)式為Cu2++2e-=Cu。若構(gòu)建原電池時(shí)兩個(gè)電極的質(zhì)量相等，當(dāng)導(dǎo)線中通過0.05mol電子時(shí)，消耗鐵的物質(zhì)的量是0.05mol÷2＝0.025mol，質(zhì)量是0.025mol×56g/mol＝1.4g。析出銅的物質(zhì)的量是0.025mol，質(zhì)量是0.025mol×64g/mol＝1.6g，所以兩個(gè)電極的質(zhì)量差為1.4g+1.6g＝3.0g。

（2）根據(jù)OH定問移向B電極可知，A為正極、B為負(fù)極，則B處電極入口通甲烷，由于溶液顯堿性，則其電極反應(yīng)式為CH4-8e-+10OH-＝CO32-+7H2O。當(dāng)消耗甲院的體積為33.6 L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）時(shí)，甲烷的物質(zhì)的量是33.6L÷22.4L/mol＝1.5mol，失去電子的物質(zhì)的量為1.5mol×8＝12mol。假設(shè)電池的能量轉(zhuǎn)化率為80%，則導(dǎo)線中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為12mol×0.8＝9.6mol。