Question

铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl₃可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等．

（1）写出FeCl₃溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式：

 

（2）若将（1）中的反应设计成原电池，请在方框内画出原电池的装置图（图1），标出正、负极及材料、电解质溶液并写出电极反应式．正极反应

 

；负极反应

 

．
（3）氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置．图2为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定．请回答下列问题：
①负极反应式为

 

，正极反应式为

 

，溶液PH

 

（填“增大”、“不变”或“减小”）
②该电池工作时，H₂和O₂连续由外部供给，电池可连续不断提供电能．因此，大量安全储氢是关键技术之一．金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：
Ⅰ.2Li+H₂

△   .

2LiH
Ⅱ．LiH+H₂O═LiOH+H₂↑
反应Ⅰ中的还原剂是

 

，7g Li可吸收标况下H₂

 

L，此时转移电子

 

mol．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理,氧化还原反应

专题：氧化还原反应专题,电化学专题

分析：（1）氯化铁具有氧化性，能和Cu发生氧化会反应生成氯化亚铁和氯化铜；
（2）该反应中，铜发生氧化反应作负极、不如铜活泼的金属或导电的非金属作负极，氯化铁溶液作电解质溶液；
（3）①碱性溶液中负极反应为2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O，正极反应为O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，电池总反应都为2H₂+O₂=2H₂O；
②氧化还原反应中，还原剂被氧化，所含元素化合价升高，结合反应的化学方程式计算．

解答： 解：（1）Fe³⁺有强氧化性，能把金属铜氧化成铜离子，自身被还原成 Fe²⁺，反应方程式为2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，故答案为：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
（2）设计成原电池时，负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应，该电池反应中三价铁离子得电子发生还原反应，所以正极上的电极反应式为Fe³⁺+e^-=Fe²⁺（或2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺），铜失电子发生氧化反应，所以负极上的电极反应式为Cu=2Cu²⁺+2e^-（或Cu-2e^-=Cu²⁺）；
电池反应中发生氧化反应的金属作负极，所以铜作负极，不如负极活泼的金属或导电的非金属作正极，可选石墨作正极，发生还原反应的电解质溶液作原电池的电解质溶液，所以该原电池图为，
故答案为：；2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺；Cu-2e^-=Cu²⁺；
（3）①碱性溶液中负极反应为2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O，正极反应为O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-，电池总反应都为2H₂+O₂=2H₂O，溶液体积增大，OH^-浓度减小，则pH减小，
故答案为：2H₂-4e^-+4OH^-=4H₂O；O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-；减小；
②反应Ⅰ中Li元素化合价升高，被氧化，Li为还原剂，n（Li）=

7g

7g/mol

=1mol，由方程式可知7g Li可吸收标况下H₂0.5mol，标准状况下的体积为11.2L，转移电子1mol，
故答案为：Li；11.2；1．

点评：本题考查了原电池原理，为高频考点，涉及电极反应式的书写、原电池的设计以及计算等问题，根据得失电子确定正负极，再结合正负极上发生的反应来分析解答，注意相关基础知识的积累，难度不大．