Question

（1）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．写出FeCl₃溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式；

 

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，标出正、负极．
（2）铅蓄电池是常见的化学电源之一，其充电、放电的总反应是：
        2PbSO₄+2H₂O

充电

放电

Pb+PbO₂+2H₂SO₄
铅蓄电池放电时

 

（填物质名称）在负极发生反应．放电过程中硫酸浓度由5mol/L下降到 4mol/L，电解液体积为2L（反应过程溶液体积变化忽略不计）；求放电过程中外电路中转移电子的物质的量为

 

mol．
（3）有人设计将两根Pt丝作电极插入KOH溶液中，然后向两极上分别通入甲烷和氧气而构成燃料电池．则此燃料电池工作时，其电极反应式为：负极：

 

；正极：

 

．

Answer 1

考点：原电池和电解池的工作原理,离子方程式的书写,设计原电池

专题：

分析：（1）Fe³⁺有强氧化性，能把金属铜氧化成铜离子；
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；
（2）放电时铅失电子而作负极，根据硫酸和转移电子之间的关系式计算；
（3）燃料电池中，负极上燃料失电子发生氧化反应，正极上氧化剂得电子发生还原反应．

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⁺，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⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
；

（2）根据电池反应式知，铅失电子化合价升高而作负极，根据硫酸和转移电子之间的关系式得，转移电子的物质的量=

(5-4)mol/L×2L

2

×2=2mol，
故答案为：铅；2；
（3）该燃料电池中，负极上甲烷失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，电极反应式为2O₂+8e^-+4H₂O=8OH^-（或 O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-），
故答案为：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；2O₂+8e^-+4H₂O=8OH^-（或 O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-）．

点评：本题考查了原电池设计及原电池原理，明确原电池原理内涵是解本题关键，根据电池反应式确定原电池正负极及电解质，再结合得失电子方向解答，难度中等．