Question

（1）为了验证Fe³⁺与Cu²⁺氧化性强弱，下列装置能达到实验目的是

 

（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）．

①

 

处电极入口通甲烷（填A或B），其电极反应式为

 

②当消耗甲烷的体积为22.4L（标准状况下）时，假设电池的能量转化率为100%，则导线中转移电子的物质的量为

 

，消耗KOH的物质的量为

 

．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理,化学电源新型电池

专题：电化学专题

分析：（1）验证Fe³⁺与Cu²⁺氧化性强弱，在原电池中，铜作负极、其它导电的金属或非金属作正极，电解质溶液为可溶性的铁盐；
（2）①根据电子流向知，A为负极、B为正极，燃料电池中通入燃料的电极为负极、通入氧化剂的电极为正极，甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水；
②根据甲烷和转移电子、氢氧化钾之间的关系式计算．

解答： 解：（1）验证Fe³⁺与Cu²⁺氧化性强弱，在原电池中，铜作负极、其它导电的金属或非金属作正极，电解质溶液为可溶性的铁盐，
①中铁作负极、Cu作正极，电池反应式为Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，不能验证Fe³⁺与Cu²⁺氧化性强弱，故错误；
②中铜作负极、银作正极，电池反应式为Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺，能验证Fe³⁺与Cu²⁺氧化性强弱，故正确；
③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Fe³⁺与Cu²⁺氧化性强弱，故错误；
④中铁作负极、铜作正极，电池反应式为：Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺，不能验证Fe³⁺与Cu²⁺氧化性强弱，故错误；
故选②；
（2）①根据电子流向知，A为负极、B为正极，燃料电池中通入燃料的电极为负极、通入氧化剂的电极为正极，所以A处通入甲烷，甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O，故答案为：A；CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O；
②甲烷的物质的量为1mol，导线中转移电子的物质的量=1mol×8=8mol，根据CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O知，消耗KOH的物质的量为甲烷物质的量的10倍，所以消耗氢氧化钾的物质的量是10mol，
故答案为：8；10．

点评：本题考查了原电池和电解池原理，根据元素化合价变化确定氧化性强弱，根据方程式中各个物理量之间的关系式进行计算，题目难度不大．