Question

（1）鐵及鐵的化合物應(yīng)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?jiǎng)┑龋畬懗鯢eCl₃溶液腐蝕印刷電路銅板的離子方程式；

 

若將（1）中的反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，請?jiān)诜娇騼?nèi)畫出原電池的裝置圖，標(biāo)出正、負(fù)極．
（2）鉛蓄電池是常見的化學(xué)電源之一，其充電、放電的總反應(yīng)是：
        2PbSO₄+2H₂O

充電

放電

Pb+PbO₂+2H₂SO₄
鉛蓄電池放電時(shí)

 

（填物質(zhì)名稱）在負(fù)極發(fā)生反應(yīng)．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(yīng)過程溶液體積變化忽略不計(jì)）；求放電過程中外電路中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為

 

mol．
（3）有人設(shè)計(jì)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(gòu)成燃料電池．則此燃料電池工作時(shí)，其電極反應(yīng)式為：負(fù)極：

 

；正極：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：原電池和電解池的工作原理,離子方程式的書寫,設(shè)計(jì)原電池

專題：

分析：（1）Fe³⁺有強(qiáng)氧化性，能把金屬銅氧化成銅離子；
根據(jù)電池反應(yīng)式設(shè)計(jì)原電池，由發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)類型設(shè)計(jì)正負(fù)極，將發(fā)生氧化反應(yīng)的金屬單質(zhì)設(shè)計(jì)成負(fù)極，比負(fù)極不活潑的金屬或?qū)щ姷姆墙饘僭O(shè)計(jì)成正極，反應(yīng)物中的電解質(zhì)設(shè)計(jì)為電解質(zhì)溶液；
（2）放電時(shí)鉛失電子而作負(fù)極，根據(jù)硫酸和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計(jì)算；
（3）燃料電池中，負(fù)極上燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上氧化劑得電子發(fā)生還原反應(yīng)．

解答： 解：：（1）Fe³⁺有強(qiáng)氧化性，能把金屬銅氧化成銅離子，自身被還原成 Fe²⁺，反應(yīng)方程式為2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，設(shè)計(jì)成原電池時(shí)，負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上發(fā)生還原反應(yīng)，該電池反應(yīng)中三價(jià)鐵離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以正極上的電極反應(yīng)式為Fe³⁺+e^-=Fe²⁺（或2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺），銅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，所以負(fù)極上的電極反應(yīng)式為Cu=2Cu²⁺+2e^-（或Cu-2e^-=Cu²⁺）；
電池反應(yīng)中發(fā)生氧化反應(yīng)的金屬作負(fù)極，所以銅作負(fù)極，不如負(fù)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(yīng)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(yīng)式知，鉛失電子化合價(jià)升高而作負(fù)極，根據(jù)硫酸和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式得，轉(zhuǎn)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(fù)極上甲烷失電子和氫氧根離子反應(yīng)生成碳酸根離子和水，電極反應(yīng)式為：CH₄+10OH^--8e^-=CO₃^2-+7H₂O，正極上氧氣得電子和水反應(yīng)生成氫氧根離子，電極反應(yīng)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(diǎn)評：本題考查了原電池設(shè)計(jì)及原電池原理，明確原電池原理內(nèi)涵是解本題關(guān)鍵，根據(jù)電池反應(yīng)式確定原電池正負(fù)極及電解質(zhì)，再結(jié)合得失電子方向解答，難度中等．