Question

电池在我们的生活中有着重要的应用，请回答下列问题：

（1）为了验证与和的氧化性强弱，下列装置能达到实验目的的是____________________（填序号），写出正极的电极反应式___________________。若构建原电池时两个电极的质量相等，当导线中通过电子时，两个电极的质量差为____________________。

（2）将设计成燃料电池，其利用率更高，装置如图所示（A、B为多孔碳棒）。

实验测得电池工作时向B电极定向移动，则____________________（填“A”或“B”）处电极入口通甲烷，其电极反应式为_____________。

（3）以氨作为燃料的燃料电池，具有能量效率高的特点，另外氨气含氢量高，易液化，方便运输和贮存，是很好的氢源载体。燃料电池的结构如图所示：

①a极是电池的____________________（填“正”或“负”）极，电极反应式为_______________________。

②当生成时，电路中通过的电子的物质的量为____________________。

Answer

③ Cu2++2e-=Cu 6g B CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O 负 2NH3-6e-+6OH-=N2+3H2O 3mol

【解析】

根据氧化还原反应中的强弱规律设计原电池；根据离子迁移方向判断原电池的电极的极性；燃料电池中，燃料从负极通入。

（1）为了验证与和的氧化性强弱，应设法让装置中发生Fe+Cu2+=Fe2++Cu，在该反应中，Cu2+是氧化剂、Fe2+是氧化产物。若将此反应设计为原电池，应将Fe作负极、氯化铜溶液作电解质溶液，该原电池工作时，铁片的质量不断减小，碳棒表面有红色物质生成，溶液的颜色变浅。故能达到实验目的的是装置③，其正极的电极反应式为Cu2++2e-=Cu。装置①只能证明的氧化性强于，装置②只能证明的氧化性强于。若构建原电池时两个电极的质量相等，当导线中通过电子时，负极上Fe溶解0.05mol，正极上析出0.05mol Cu，因此，两个电极的质量差为0.05mol(64+56)g/mol=6g。

（2）实验测得电池工作时向B电极定向移动，则B电极为该电池的负极，应从B处电极入口通甲烷，其电极反应式为CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O。

（3）①由图中信息可知，从a极通入氨气，故其为电池的负极，电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+3H2O。

②由电极反应式可知，当生成时，电路中通过的电子的物质的量为6mol，因此，当生成时，电路中通过的电子的物质的量为3mol。