Question

（10分）（1）為了驗證Fe^{3 +}與Cu²⁺氧化性強弱，下列裝置能達到實驗目的的是___________

（2）將CH₄設計成燃料電池，其利用率更高，裝置如圖所示（A、B為多孔碳棒）。

①_______處電極入口通甲烷（填A或B）,其電極反應式為_______________________________
_________________________________________
②當消耗甲烷的體積為22.4L（標準狀況下）時, 假設電池的能量轉化率為100%，則導線中轉移電子的物質的量為　　　　　　　　，消耗KOH的物質的量為_____________________。

Answer 1

（每空2分）（1）②
（2）①A ； CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O
②8mol ；    2mol

試題分析：（1）驗證Fe³⁺與Cu²⁺氧化性強弱，在原電池中，銅作負極、其它導電的金屬或非金屬作正極，電解質溶液為可溶性的鐵鹽；①中鐵作負極、Cu作正極，電池反應式為Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，不能驗證Fe³⁺與Cu²⁺氧化性強弱，故錯誤；②中銅作負極、銀作正極，電池反應式為Cu+2Fe³⁺=Cu²⁺+2Fe²⁺，能驗證Fe³⁺與Cu²⁺氧化性強弱，故正確；③中鐵發生鈍化現象，Cu作負極、鐵作正極，電池反應式為：Cu+2NO₃^-+4H⁺=Cu²⁺+2NO₂↑+2H₂O，不能驗證Fe³⁺與Cu²⁺氧化性強弱，故錯誤；④中鐵作負極、銅作正極，電池反應式為：Fe+Cu²⁺=Cu+Fe²⁺，不能驗證Fe³⁺與Cu²⁺氧化性強弱，故錯誤；故選②；
（2）①根據電子流向知，A為負極、B為正極，燃料電池中通入燃料的電極為負極、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生成碳酸根離子和水，電極反應式為CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O；
②甲烷的物質的量為1mol，導線中轉移電子的物質的量=1mol×8=8mol，根據CH₄-8e^-+10OH^-═CO₃^2-+7H₂O知，消耗KOH的物質的量為甲烷物質的量的10倍，所以消耗氫氧化鉀的物質的量是10mol。