Question

【题目】能源、资源问题是当前人类社会面临的一项重大课题。

(1) 直接利用物质燃烧提供热能在当今社会仍然占很大比重，但存在利用率低的问题。CH4、CO、CH3OH都是重要的能源物质，等质量的上述气体充分燃烧，消耗O2最多的是_______ (填化学式)。

(2) 燃料电池将能量转化效率比直接燃烧效率高，如图为某种燃料电池的工作原理示意图，a、b均为惰性电极。

①使用时，空气从_________ 口通入(填“A”或“B”)；

②假设使用的“燃料”是甲烷，a极的电极反应为：_________________ 。

(3)某同学设计如图的原电池，则正极的电极反应式为：______________ ，当导线中有3.01×1023个电子流过，溶液质量变化为________ g。

Answer 1

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

【解析】

(1)CH4、CO、CH3OH燃烧的方程式分别是：CH4+2O2CO2+2H2O、2CO+O22CO2、2CH3OH+3O22CO2+4H2O，根据方程式，每克燃料所对应O2的质量分别是4g、0.57g、1.5g，故相同质量下甲烷消耗氧气最多；

(2)①根据图中电子流向可判断a为负极，b为正极，燃料电池中正极需通入O2，故空气从B口通入；

②CH4在负极发生氧化反应，碱性环境中生成CO32-，故电极反应为：CH4 - 8e- + 10OH- = CO32- + 7H2O；

(3)由图可知，Fe为负极，石墨为正极，电解质为CuSO4，正极是Cu2+发生反应：Cu2++2e- = Cu，当导线中有3.01×1023个电子流过，即转移0.5mol电子，溶液中Cu2+转化为Cu析出64g/mol×0.25mol=16g，Fe转化为Fe2+进入溶液质量为56g/mol0.25mol=14g，故溶液质量减少16g-14g=2g。