Question

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、H₂、CO、CH₃OH都是重要的能源物质，甲烷燃烧的化学方程式为：____。

(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”是甲醇，a极的电极反应式为：____。

(3)钢铁的腐蚀现象非常普遍，电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因，某同学按下图进行钢铁腐蚀的模拟，则正极的电极反应式为：____，当导线中有3.01×10²³个电子流过，被腐蚀的铁元素为____g。[ 提示：电化学的总反应式为2Fe+2H₂O+O₂=2Fe(OH)₂]

(4)海水化学资源的开发利用具有重要的意义和作用，下图是海带中提取碘的示意图：

①中操作的名称是____；反应②的离子方程式是____，下述物质中不可做试剂③的是____。

A．乙醇          B．苯          C．乙酸          D．四氯化碳

Answer

CH4 +2O2 CO2 +2H2O B CH3OH -6e－+8OH-=CO32－+6H2O O2 +2H2O+ 4e－ = 4OH－ 14 溶解、过滤 H2O2 +2I－+2H＋ = 2H2O + I2 AC

【解析】(1) 甲烷燃烧生成CO2和水，发生反应的化学方程式为CH4 +2O2 CO2 +2H2O；

(2)①由电子转移方向可知a为负极，发生氧化反应，应通入燃料，b为正极，发生还原反应，应通入空气，故答案为B；
②假设使用的“燃料”是甲醇，a极为负极，发生的电极反应式为CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O，b为正极，发生还原反应，电极方程式为O2+4e-+2H2O=4OH-；

(3)该装置属于原电池，铁作负极，碳作正极，负极上失电子发生氧化反应，电极反应式为：2Fe-4e-=2Fe2+，正极上得电子发生还原反应，电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，当导线中有3.01×1023个电子，即0.5mol电子转移时，被腐蚀的铁元素为56g/mol×=14g；

(4)分离不溶性固体和溶液的方法是溶解、过滤，碘离子和双氧水发生氧化还原反应生成碘单质和水，离子方程式为：H2O2+2I-+2H+=2H2O+I2，萃取剂的选取标准为：溶质在萃取剂中的溶解度大于在原溶剂中的溶解度，两种溶剂不能互溶，萃取剂和溶质不反应，乙醇和乙酸能与水互溶，所以不能作萃取剂，苯和四氯化碳符合萃取剂的选取标准，所以可以作萃取剂，故选AC。

点睛：本题以甲醇为燃料考查了燃料电池。注意正负极上电极反应式的书写要结合电解质溶液的酸碱性，即使燃料和氧化剂相同，如果电解质溶液不同，电极反应式也不同。本题中通过电子的移动方向知，左半极为负极，右半极为正极；燃料电池中，负极上投放燃料，燃料在负极上失电子发生氧化反应；正极上投放氧化剂，氧化剂在正极上得电子发生还原反应。