Question

19．FeCl₃溶液常用于刻蝕印刷電路板，用于回收其中的Cu，某同學利用此原理設(shè)計出一個原電池．請回答下列問題
（1）請寫出該原電池的總反應(yīng)的離子方程式2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺．
（2）正極反應(yīng)的電極方程式為2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺．
（3）實驗過程中測得銅片質(zhì)量減少了4.8g，則電路中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.15 mol
（4）請在方框內(nèi)畫出該電池的簡單示意圖，標出正負極及電解質(zhì)溶液，可供選擇的儀器和試劑：Zn、Cu、Fe、碳棒、燒杯、導(dǎo)線、FeCl₃溶液、CuCl₂溶液、FeCl₂溶液．
（5）氫氧燃料電池，用KOH溶液作電解質(zhì)溶液，發(fā)生2H₂+O₂$\frac{\underline{\;KOH溶液\;}}{\;}$2H₂O；正極反應(yīng)O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-．則其負極發(fā)生的電極反應(yīng)式為H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O．
（6）C₅H₁₂也能形成燃料電池，請寫出C₅H₁₂的同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式：；；．
已知其中一種烴的一氯代物只有1種同分異構(gòu)體，寫出該烴與氯氣反應(yīng)生成一氯代物的化學方程式C（CH₃）₄+Cl₂$\stackrel{光照}{→}$（CH₃）₃CCH₂Cl+HCl．

Answer 1

分析 （1）FeCl₃溶液常用于刻蝕印刷電路板是銅與三價鐵離子反應(yīng)，該反應(yīng)中Fe元素化合價由+3價變?yōu)?2價、Cu元素化合價由0價變?yōu)?2價；
（2）由方程式可知，正極Fe³⁺被還原，電極方程式為2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺；
（3）Cu被氧化，根據(jù)負極反應(yīng)為Cu-2e^-=Cu²⁺計算轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量；
（4）根據(jù)電池反應(yīng)式知，F(xiàn)e元素化合價由+3價變?yōu)?2價、Cu元素化合價由0價變?yōu)?2價，所以Cu作負極，不如銅活潑的金屬或?qū)щ姷姆墙饘僮髡龢O，如C，F(xiàn)eCl₃溶液為電解質(zhì)溶液；
（5）氫氧燃料堿性電池中，負極上氫氣失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水；
（6）根據(jù)同分異構(gòu)體書寫方法減碳法書寫同分異構(gòu)體，其中一氯代物只有一種的結(jié)構(gòu)即為只有一種氫原子的有機物，與氯氣在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)解．

解答 解：（1）FeCl₃溶液常用于刻蝕印刷電路板是銅與三價鐵離子反應(yīng)，該反應(yīng)中Fe元素化合價由+3價變?yōu)?2價、Cu元素化合價由0價變?yōu)?2價，總反應(yīng)離子方程式為2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，故答案為：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
（2）由方程式可知，正極Fe³⁺被還原，電極方程式為2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺，故答案為：2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺；
（3）Cu被氧化，為原電池的負極，負極反應(yīng)為Cu-2e^-=Cu²⁺，根據(jù)反應(yīng)知，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=$\frac{4.8}{64}×2$=0.15mol，故答案為：0.15mol；
（4）根據(jù)電池反應(yīng)式知，F(xiàn)e元素化合價由+3價變?yōu)?2價、Cu元素化合價由0價變?yōu)?2價，所以Cu作負極，不如銅活潑的金屬或?qū)щ姷姆墙饘僮髡龢O，如C，F(xiàn)eCl₃溶液為電解質(zhì)溶液，其裝置圖為，故答案為：；

（5）氫氧燃料堿性電池中，負極上氫氣失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成水，負極反應(yīng)式為H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O，故答案為：H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O；
（6）根據(jù)同分異構(gòu)體書寫方法，寫出最長的碳鏈：，拿下1個碳原子作為支鏈：，拿下2個碳原子作為支鏈：；其中一氯代物只有一種的結(jié)構(gòu)為，與氯氣反應(yīng)方程式為；C（CH₃）₄+Cl₂$\stackrel{光照}{→}$（CH₃）₃CCH₂Cl+HCl，

故答案為：；；；C（CH₃）₄+Cl₂$\stackrel{光照}{→}$（CH₃）₃CCH₂Cl+HCl．

點評 本題考查了原電池基本原理和設(shè)計，電極方程式的書寫，有機物的同分異構(gòu)體等基本知識，這些新課標要求學生需要掌握的內(nèi)容，正確判斷原電池正負極材料、電解質(zhì)溶液是設(shè)計原電池難點，一般來說，還原劑作負極，不如負極活潑的金屬或非金屬導(dǎo)體作正極，氧化劑的溶液作電解質(zhì)溶液；同分異構(gòu)體采用減碳法書寫．