Question

【题目】电池在我们的生活中有着重要的应用，请回答下列问题：

（1）为了验证Fe2+与Cu2+氧化性强弱，下列装置能达到实验目的的是______（填序号），写出正极的电极反应式_______。若构建原电池时两个电极的质量相等，当导线中通过0.05mol电子时，两个电极的质量差为________。

（2）将CH4设计成燃料电池，其利用率更高，装置如图所示（A、B为多孔碳棒）。

实验测得OH定问移向B电极，则_____（填“A”或“B”）处电极入口通甲烷，其电极反应式为___________。当消耗甲院的体积为33.6 L（标准状况下）时，假设电池的能量转化率为80%，则导线中转移电子的物质的量为________。

Answer 1

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

【解析】（1）验证Fe2+与Cu2+氧化性强弱，在原电池中，铁作负极、其它导电的活泼性弱于铁的金属或非金属作正极，电解质溶液为可溶性的铜盐；

（2）①根据OH定问移向B电极可知，A为正极、B为负极，据此分析判断。

（1）要验证Fe2+与Cu2+氧化性强弱，在原电池中，铁作负极、其它导电的活泼性弱于铁的金属或非金属作正极，电解质溶液为可溶性的铜盐，则①中铜作负极、C作正极，电池反应式为Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+，不能验证Fe2+与Cu2+氧化性强弱，错误；②中铁发生钝化现象，Cu作负极、铁作正极，电池反应式为：Cu+2NO3-+4H+=Cu2++2NO2↑+2H2O，不能验证Fe2+与Cu2+氧化性强弱，错误；③中铁作负极、碳棒作正极，电池反应式为：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+，能验证Fe2+与Cu2+氧化性强弱，正确；答案选③；③中碳棒作正极，铜离子放电，电极反应式为Cu2++2e-=Cu。若构建原电池时两个电极的质量相等，当导线中通过0.05mol电子时，消耗铁的物质的量是0.05mol÷2＝0.025mol，质量是0.025mol×56g/mol＝1.4g。析出铜的物质的量是0.025mol，质量是0.025mol×64g/mol＝1.6g，所以两个电极的质量差为1.4g+1.6g＝3.0g。

（2）根据OH定问移向B电极可知，A为正极、B为负极，则B处电极入口通甲烷，由于溶液显碱性，则其电极反应式为CH4-8e-+10OH-＝CO32-+7H2O。当消耗甲院的体积为33.6 L（标准状况下）时，甲烷的物质的量是33.6L÷22.4L/mol＝1.5mol，失去电子的物质的量为1.5mol×8＝12mol。假设电池的能量转化率为80%，则导线中转移电子的物质的量为12mol×0.8＝9.6mol。