Question

(1)为了验证 Fe²⁺与 Cu²⁺氧化性强弱，下列装置能达到实验目的的是_______（填装置序号）， 其正极的电极反应式为_______；若构建该原电池时两个电极的质量相等，当导线中通过 0.4 mol 电子时，两个电极的质量差为_______g。

(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）。

实验测得 OH^- 定向移向 A 电极，则_______（填 A 或 B）处电极入口通 CH₄，其电极反应式为_______。

(3)金属冶炼和处理常涉及氧化还原反应。由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是_______（填选 项字母）。

a．Fe₂O₃    b．NaCl    c．Cu₂S    d．Al₂O₃

Answer

② Cu2++2e-=Cu 24 A CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O b d

【解析】

(1)验证 Fe2+与 Cu2+氧化性强弱，发生反应Fe+Cu2+==Fe2++Cu， 由此反应确定所用装置及正极的电极反应。当导线中通过 0.4 mol 电子时，负极Fe失电子生成Fe2+，质量减轻，正极Cu2+得电子生成Cu，质量增加，两个电极的质量差为两电极质量变化之和。

(2)OH-带负电性，应向负极移动，由此确定A 电极为负极，CH4在碱性溶液中失电子生成CO32-等。

(3)金属冶炼和处理时，由于钾、钙、钠、镁、铝活泼，难以用还原剂还原，所以常使用电解法。

(1)A装置中Cu作负极，发生反应Cu+4HNO3(浓)==Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O，没有涉及Fe，不能验证 Fe2+与 Cu2+氧化性强弱；要发生反应Fe+Cu2+==Fe2++Cu， 应使用装置②，正极的电极反应为Cu2++2e-=Cu。在电池②中，有如下关系式：Fe—2e—Cu，则参加反应的Fe与生成的Cu都为0.2mol，两个电极的质量差为0.2mol ×64g/mol+0.2mol ×56g/mol=24g。答案为：②；Cu2++2e-=Cu；24；

(2)在原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，因为OH-向A电极移动，所以A 电极为负极，CH4在KOH溶液中失电子生成CO32-、H2O，电极反应式为CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O。答案为：A；CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O；

(3) a．用Fe2O3冶炼Fe，需使用还原剂(常为CO)，用还原法炼铁，a不合题意；

b．用NaCl冶炼Na，一般的还原剂不能满足要求，应使用电解法，b符合题意；

c．用Cu2S冶炼Cu，需使用氧化剂(纯氧)，用氧化法将Cu2S氧化为Cu，c不合题意；

d．用Al2O3冶炼Al，一般氧化剂不能满足要求，需使用电解法，d符合题意；

故选bd。答案为：bd。