Question

（1）鐵及鐵的化合物應用廣泛，如FeCl₃可用作催化劑、印刷電路銅板腐蝕劑和外傷止血劑等．寫出FeCl₃溶液腐蝕印刷電路銅板的離子方程式；

 

若將（1）中的反應設計成原電池，請在方框內(nèi)畫出原電池的裝置圖，標出正、負極．
（2）鉛蓄電池是常見的化學電源之一，其充電、放電的總反應是：
        2PbSO₄+2H₂O

充電

放電

Pb+PbO₂+2H₂SO₄
鉛蓄電池放電時

 

（填物質(zhì)名稱）在負極發(fā)生反應．放電過程中硫酸濃度由5mol/L下降到 4mol/L，電解液體積為2L（反應過程溶液體積變化忽略不計）；求放電過程中外電路中轉移電子的物質(zhì)的量為

 

mol．
（3）有人設計將兩根Pt絲作電極插入KOH溶液中，然后向兩極上分別通入甲烷和氧氣而構成燃料電池．則此燃料電池工作時，其電極反應式為：負極：

 

；正極：

 

．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理,離子方程式的書寫,設計原電池

專題：

分析：（1）Fe³⁺有強氧化性，能把金屬銅氧化成銅離子；
根據(jù)電池反應式設計原電池，由發(fā)生反應的反應類型設計正負極，將發(fā)生氧化反應的金屬單質(zhì)設計成負極，比負極不活潑的金屬或?qū)щ姷姆墙饘僭O計成正極，反應物中的電解質(zhì)設計為電解質(zhì)溶液；
（2）放電時鉛失電子而作負極，根據(jù)硫酸和轉移電子之間的關系式計算；
（3）燃料電池中，負極上燃料失電子發(fā)生氧化反應，正極上氧化劑得電子發(fā)生還原反應．

解答： 解：：（1）Fe³⁺有強氧化性，能把金屬銅氧化成銅離子，自身被還原成 Fe²⁺，反應方程式為2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，設計成原電池時，負極上發(fā)生氧化反應，正極上發(fā)生還原反應，該電池反應中三價鐵離子得電子發(fā)生還原反應，所以正極上的電極反應式為Fe³⁺+e^-=Fe²⁺（或2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺），銅失電子發(fā)生氧化反應，所以負極上的電極反應式為Cu=2Cu²⁺+2e^-（或Cu-2e^-=Cu²⁺）；
電池反應中發(fā)生氧化反應的金屬作負極，所以銅作負極，不如負極活潑的金屬或?qū)щ姷姆墙饘僮髡龢O，可選石墨作正極，發(fā)生還原反應的電解質(zhì)溶液作原電池的電解質(zhì)溶液，所以該原電池圖為，故答案為：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
；

（2）根據(jù)電池反應式知，鉛失電子化合價升高而作負極，根據(jù)硫酸和轉移電子之間的關系式得，轉移電子的物質(zhì)的量=

(5-4)mol/L×2L

2

×2=2mol，
故答案為：鉛；2；
（3）該燃料電池中，負極上甲烷失電子和氫氧根離子反應生成碳酸根離子和水，電極反應式為：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，正極上氧氣得電子和水反應生成氫氧根離子，電極反應式為2O₂+8e^-+4H₂O=8OH^-（或 O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-），
故答案為：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O；2O₂+8e^-+4H₂O=8OH^-（或 O₂+4e^-+2H₂O=4OH^-）．

點評：本題考查了原電池設計及原電池原理，明確原電池原理內(nèi)涵是解本題關鍵，根據(jù)電池反應式確定原電池正負極及電解質(zhì)，再結合得失電子方向解答，難度中等．