Question

(i)燃料电池是目前正在探索的一种新型电池，目前已经使用的氢氧燃料电池的基本反应是正极：O₂＋2H₂O＋4e^－＝4OH^－，回答下列问题：

(1)电解质溶液为____________。

(2)负极发生________反应(填“氧化”或“还原”)。写出其电极反应式___________。

(3)若反应后得到5.4 g液态水，此时氢氧燃料电池转移的电子数为________。

(ii)如图所示的装置，在盛有水的烧杯中，铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡。小心地往烧杯中央滴入CuSO₄溶液。

(1)片刻后可观察到的现象是(指悬吊的金属圈)________。

A．铁圈和银圈左右摇摆不定   B．保持平衡状态不变

C．铁圈向下倾斜             D．银圈向下倾斜

(2)产生上述现象的原因是___________________________________。

(iii)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。

(1)写出FeCl₃溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式：___________________________。

(2)若将(1)中的反应设计成原电池，并写出正、负极电极反应式。

正极反应：______________________，负极反应：______________________。

Answer

KOH 氧化 H2＋2OH－－2e－===2H2O 0.6NA D 加入CuSO4溶液后，构成Fe－Ag原电池，铁溶解，质量减轻，Cu2＋在银圈上得电子，生成Cu沉积在其上，质量增加 2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ 2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ Cu－2e－===Cu2＋

【解析】分析：(i)根据正极产生氢氧根判断电解质溶液的酸碱性；根据原电池的工作原理解答；根据总反应式计算转移电子数；

(ii)小心地往烧杯中央滴入CuSO4溶液后构成原电池，结合原电池的工作原理解答。

(iii)(1)FeCl3溶液与铜反应生成氯化亚铁和氯化铜；

(2)根据原电池的工作原理结合铁离子和铜的性质解答。

详【解析】
(1)氢氧燃料电池的正极反应式为O2＋2H2O＋4e－＝4OH－，正极产生氢氧根，这说明电解质溶液为碱性溶液，例如KOH。

(2)原电池的负极发生失去电子的氧化反应，则负极发生氧化反应，因此氢气在负极通入，则其电极反应式为H2＋2OH－－2e－＝2H2O；

(3)总反应式为O2＋2H2＝2H2O，即生成36g水转移4mol电子，因此若反应后得到5.4 g液态水，则此时氢氧燃料电池转移的电子数为＝0.6NA。

(ii)(1)小心地往烧杯中央滴入CuSO4溶液后构成原电池，金属性铁大于银，因此铁是负极，失去电子转化为亚铁离子，质量减小。溶液中的铜离子在正极银电极表面放电析出铜，质量增加，所以片刻后可观察到的现象是银圈向下倾斜，答案选D；

(2)根据以上分析可知产生上述现象的原因是加入CuSO4溶液后，构成Fe－Ag原电池，铁溶解，质量减轻，Cu2＋在银圈上得电子，生成Cu沉积在其上，质量增加。

(iii)(1)FeCl3溶液与铜反应生成氯化亚铁和氯化铜，反应的方程式为2Fe3＋＋Cu＝2Fe2＋＋Cu2＋；

(2)根据方程式可知铜失去电子，则铜是负极，电极反应式为Cu－2e－＝Cu2＋。溶液中的铁离子得到电子，在正极放电，则正极反应为2Fe3＋＋2e－＝2Fe2＋。