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，请画出原电池的装置图（标出电极材料和电解质溶液），并写出电极反应式．
正极反应

 

，负投反应

 

．
（3）某同学用碳棒、铜棒和稀硫酸为原材料，以及一些必要条件，实现 Cu+H₂SO₄（稀）=CuSO₄+H₂↑反应．
请在框内画出能够实现这一反应的实验装置图．
（4）另一位同学在做（3）反应实验时，看到碳棒和铜棒上都有气泡产生，但铜棒没有被腐蚀．请你分析其原因

 

，此时的总反应为

 

．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理,铁盐和亚铁盐的相互转变

专题：电化学专题,元素及其化合物

分析：（1）Fe³⁺有强氧化性，能把金属铜氧化成铜离子；
（2）根据电池反应式设计原电池，由发生反应的反应类型设计正负极，将发生氧化反应的金属单质设计成负极，比负极不活泼的金属或导电的非金属设计成正极，反应物中的电解质设计为电解质溶液；
（3）要实现Cu+H₂SO₄（稀）═CuSO₄+H₂↑，应形成电解池反应，铜为阳极，碳为阴极，阳极发生Cu-2e^-=Cu²⁺，阴极发生2H⁺+2e^-=H₂↑；
（4）某同学在做一定条件下铜与稀硫酸的反应实验时，看到碳棒上有气泡产生，但铜棒却没有被腐蚀，铜应为阴极，连接电源的负极，碳为正极；电解反应为电解水．

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⁺，铜失电子发生氧化反应，所以负极上的电极反应式为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）要实现Cu+H₂SO₄（稀）═CuSO₄+H₂↑，应形成电解池反应，铜为阳极，碳为阴极，阳极发生Cu-2e^-=Cu²⁺，阴极发生2H⁺+2e^-=H₂↑，则可发生Cu+H₂SO₄（稀）

通电  .

CuSO₄+H₂↑，装置图为，
故答案为：；
（4）某同学在做一定条件下铜与稀硫酸的反应实验时，看到碳棒上有气泡产生，但铜棒却没有被腐蚀，铜应为阴极，连接电源的负极，碳为阳极，电池中的反应为电解水的反应，其电解总方程为：2H₂O

通电  .

2H₂↑+O₂↑；
故答案为：两极与电源的正负极接反了，或铜棒接电源的负极；2H₂O

通电  .

2H₂↑+O₂．

点评：本题考查了电解原理的分析应用，主要是电极反应，电极判断方法，掌握基础是关键，题目难度中等．