题目内容

【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)为了验证与和的氧化性强弱,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,当导线中通过电子时,两个电极的质量差为____________________。

(2)将设计成燃料电池,其利用率更高,装置如图所示(A、B为多孔碳棒)。

实验测得电池工作时向B电极定向移动,则____________________(填“A”或“B”)处电极入口通甲烷,其电极反应式为_____________。

(3)以氨作为燃料的燃料电池,具有能量效率高的特点,另外氨气含氢量高,易液化,方便运输和贮存,是很好的氢源载体。燃料电池的结构如图所示:

①a极是电池的____________________(填“正”或“负”)极,电极反应式为_______________________。

②当生成时,电路中通过的电子的物质的量为____________________。

【答案】③ Cu2++2e-=Cu 6g B CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O 负 2NH3-6e-+6OH-=N2+3H2O 3mol

【解析】

根据氧化还原反应中的强弱规律设计原电池;根据离子迁移方向判断原电池的电极的极性;燃料电池中,燃料从负极通入。

(1)为了验证与和的氧化性强弱,应设法让装置中发生Fe+Cu2+=Fe2++Cu,在该反应中,Cu2+是氧化剂、Fe2+是氧化产物。若将此反应设计为原电池,应将Fe作负极、氯化铜溶液作电解质溶液,该原电池工作时,铁片的质量不断减小,碳棒表面有红色物质生成,溶液的颜色变浅。故能达到实验目的的是装置③,其正极的电极反应式为Cu2++2e-=Cu。装置①只能证明的氧化性强于,装置②只能证明的氧化性强于。若构建原电池时两个电极的质量相等,当导线中通过电子时,负极上Fe溶解0.05mol,正极上析出0.05mol Cu,因此,两个电极的质量差为0.05mol(64+56)g/mol=6g。

(2)实验测得电池工作时向B电极定向移动,则B电极为该电池的负极,应从B处电极入口通甲烷,其电极反应式为CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O。

(3)①由图中信息可知,从a极通入氨气,故其为电池的负极,电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+3H2O。

②由电极反应式可知,当生成时,电路中通过的电子的物质的量为6mol,因此,当生成时,电路中通过的电子的物质的量为3mol。

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