Question

（12分）（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  + 2H₂OPb + 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2000mL（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）2Fe3＋＋Cu＝2Fe2＋＋Cu2＋          

（2）铅    2   （3）CH4＋10 OH――8e－＝CO32－＋7H2O     2O2＋8e－＋4H2O＝8OH－

【解析】（1）铁离子的具有氧化性，能氧化铜，方程式为2Fe3＋＋Cu＝2Fe2＋＋Cu2＋。根据方程式可知，铜失去电子，所以铜是负极，电解质溶液是氯化铁溶液。所以装置图为。

（2）放电相当于原电池，充电相当于电解池。原电池中负极失去电子，发生氧化反应，所以根据方程式可判断，铅是负极，在负极发生反应。根据方程式可知，每消耗2mol硫酸，反应中就转移2mol电子。消耗硫酸是（5mol/L－4mol/L）×2.0mol=2.0mol，所以转移电子是2mol。

（3）在氢氧燃料电池，氢气在负极通入，氧气在正极通入。由于电解质是氢氧化钾溶液，所以正负极的电极反应式分别是正极：2O2＋8e－＋4H2O＝8OH－、负极：CH4＋10 OH――8e－＝CO32－＋7H2O。