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，但利用率低。H₂、CH₄、CO、CH₃OH都是重要的能源物质，等物质的量的上述气体充分燃烧，消耗O₂最多的是_____(填化学式)。

(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”是甲烷，b极的电极反应为：_____。

(3)某同学设计如图的原电池：

①则负极的电极反应为：_____，总反应为：_____。

②当导线中有3.01×10²³个电子流过，铁的质量减少_____g。

Answer

CH4 B O2+4e-+2H2O=4OH- Fe-2e-=Fe2+ Fe+Cu2+ =Fe2++Cu 14

【解析】

(1)根据燃烧通式，判断燃烧消耗O2的量；

(2)原电池中电子由负极经导线流向正极，根据电子流向，a是负极、b是正极；

(3)根据图示，原电池总反应为Fe+Cu2+= Cu+Fe2+，Fe失电子发生氧化反应；

(1)根据，1molH2燃烧消耗0.5mol氧气、1mol CH4燃烧消耗2mol氧气、1mol CO燃烧消耗0.5mol氧气、1molCH3OH燃烧消耗1.5mol氧气，等物质的量的上述气体充分燃烧，消耗O2最多的是CH4；

(2) ①氧气得电子发生还原反应，使用时，空气从正极通入， 所以空气从B口通入；

②b极是正极，氧气得电子发生还原反应生成氢氧根离子，b电极反应为O2+4e-+2H2O=4OH-；

(3)①根据图示，原电池总反应为Fe+Cu2+= Cu+Fe2+，Fe失电子发生氧化反应，负极的电极反应为Fe-2e-=Fe2+；

②根据Fe-2e-=Fe2+，当导线中有3.01×1023个电子流过，发生反应的铁为0.25mol，铁的质量减少0.25mol×56g/mol=14g。