Question

【題目】電池在我們的生活中有著重要的應用，請回答下列問題：

（1）為了驗證Fe2+與Cu2+氧化性強弱，下列裝置能達到實驗目的的是______（填序號），寫出正極的電極反應式_______。若構建原電池時兩個電極的質量相等，當導線中通過0.05mol電子時，兩個電極的質量差為________。

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

實驗測得OH定問移向B電極，則_____（填“A”或“B”）處電極入口通甲烷，其電極反應式為___________。當消耗甲院的體積為33.6 L（標準狀況下）時，假設電池的能量轉化率為80%，則導線中轉移電子的物質的量為________。

Answer 1

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

【解析】（1）驗證Fe2+與Cu2+氧化性強弱，在原電池中，鐵作負極、其它導電的活潑性弱于鐵的金屬或非金屬作正極，電解質溶液為可溶性的銅鹽；

（2）①根據OH定問移向B電極可知，A為正極、B為負極，據此分析判斷。

（1）要驗證Fe2+與Cu2+氧化性強弱，在原電池中，鐵作負極、其它導電的活潑性弱于鐵的金屬或非金屬作正極，電解質溶液為可溶性的銅鹽，則①中銅作負極、C作正極，電池反應式為Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+，不能驗證Fe2+與Cu2+氧化性強弱，錯誤；②中鐵發生鈍化現象，Cu作負極、鐵作正極，電池反應式為：Cu+2NO3-+4H+=Cu2++2NO2↑+2H2O，不能驗證Fe2+與Cu2+氧化性強弱，錯誤；③中鐵作負極、碳棒作正極，電池反應式為：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+，能驗證Fe2+與Cu2+氧化性強弱，正確；答案選③；③中碳棒作正極，銅離子放電，電極反應式為Cu2++2e-=Cu。若構建原電池時兩個電極的質量相等，當導線中通過0.05mol電子時，消耗鐵的物質的量是0.05mol÷2＝0.025mol，質量是0.025mol×56g/mol＝1.4g。析出銅的物質的量是0.025mol，質量是0.025mol×64g/mol＝1.6g，所以兩個電極的質量差為1.4g+1.6g＝3.0g。

（2）根據OH定問移向B電極可知，A為正極、B為負極，則B處電極入口通甲烷，由于溶液顯堿性，則其電極反應式為CH4-8e-+10OH-＝CO32-+7H2O。當消耗甲院的體積為33.6 L（標準狀況下）時，甲烷的物質的量是33.6L÷22.4L/mol＝1.5mol，失去電子的物質的量為1.5mol×8＝12mol。假設電池的能量轉化率為80%，則導線中轉移電子的物質的量為12mol×0.8＝9.6mol。