Question

14．（1）為了驗(yàn)證Fe³⁺與Cu²⁺氧化性強(qiáng)弱，下列裝置（圖1）能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖洽冢?br />（2）將CH₄設(shè)計(jì)成燃料電池，其總利用率比直接燃燒更高，裝置如圖2所示（A、B為多孔碳棒）．

①A（填A(yù)或B）處電極入口通甲烷，其電極反應(yīng)式為CH₄-8e^-+10OH^-CO₃^2-+7H₂O．
②當(dāng)消耗甲烷的體積為22.4L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）時(shí)，假設(shè)化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為電能，則導(dǎo)線中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為8mol，消耗KOH的物質(zhì)的量為2mol．

Answer 1

分析 （1）驗(yàn)證Fe³⁺與Cu²⁺氧化性強(qiáng)弱，在原電池中，銅作負(fù)極、其它導(dǎo)電的金屬或非金屬作正極，電解質(zhì)溶液為可溶性的鐵鹽；
（2）①根據(jù)電子流向知，A為負(fù)極、B為正極，燃料電池中通入燃料的電極為負(fù)極、通入氧化劑的電極為正極，甲烷失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水；
②根據(jù)甲烷和轉(zhuǎn)移電子、氫氧化鉀之間的關(guān)系式計(jì)算．

解答 解：（1）驗(yàn)證Fe³⁺與Cu²⁺氧化性強(qiáng)弱，在原電池中，銅作負(fù)極、其它導(dǎo)電的金屬或非金屬作正極，電解質(zhì)溶液為可溶性的鐵鹽，
①中鐵作負(fù)極、Cu作正極，電池反應(yīng)式為Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，不能驗(yàn)證Fe³⁺與Cu²⁺氧化性強(qiáng)弱，故錯(cuò)誤；
②中銅作負(fù)極、銀作正極，電池反應(yīng)式為Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺，能驗(yàn)證Fe³⁺與Cu²⁺氧化性強(qiáng)弱，故正確；
③中鐵發(fā)生鈍化現(xiàn)象，Cu作負(fù)極、鐵作正極，電池反應(yīng)式為：Cu+2NO₃^-+4H⁺=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O，不能驗(yàn)證Fe³⁺與Cu²⁺氧化性強(qiáng)弱，故錯(cuò)誤；
④中鐵作負(fù)極、銅作正極，電池反應(yīng)式為：Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺，不能驗(yàn)證Fe³⁺與Cu²⁺氧化性強(qiáng)弱，故錯(cuò)誤；
故選②；
（2）①根據(jù)電子流向知，A為負(fù)極、B為正極，燃料電池中通入燃料的電極為負(fù)極、通入氧化劑的電極為正極，所以A處通入甲烷，甲烷失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水，電極反應(yīng)式為CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O，故答案為：A；CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O；
②甲烷的物質(zhì)的量為1mol，導(dǎo)線中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=1mol×8=8mol，根據(jù)CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O知，消耗KOH的物質(zhì)的量為甲烷物質(zhì)的量的2倍，所以消耗氫氧化鉀的物質(zhì)的量是2mol，
故答案為：8mol；2mol．

點(diǎn)評 本題考查了原電池和電解池原理，根據(jù)元素化合價(jià)變化確定氧化性強(qiáng)弱，根據(jù)方程式中各個(gè)物理量之間的關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算，題目難度不大．