Question

11．Ⅰ．鐵及鐵的化合物應(yīng)用廣泛，如FeCl₃可用作印刷電路銅版腐蝕劑和外傷止血劑等．
（1）寫出FeCl₃溶液腐蝕印刷電路板的離子方程式2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺．
（2）若將（1）中的反應(yīng)設(shè)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，并寫出電極反應(yīng)式．
負極反應(yīng)：Cu-2e^-=Cu²⁺；正極反應(yīng)：2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺．
Ⅱ．寫出甲烷燃料電池在酸性溶液中的電極反應(yīng)和總電池反應(yīng)：
正極：2O₂+8H⁺+8e^-=4H₂O；
負極：CH₄+2H₄O-8e^-=CO₂+8H⁺；
總反應(yīng)：CH₄+2O₄=CO₂+2H₂O．

Answer 1

分析 Ⅰ．（1）Fe³⁺有強氧化性，能把金屬銅氧化成銅離子；
（2）將發(fā)生氧化反應(yīng)的金屬單質(zhì)設(shè)計成負極，比負極不活潑的金屬或?qū)щ姷姆墙饘僭O(shè)計成正極，反應(yīng)物中的電解質(zhì)設(shè)計為電解質(zhì)溶液；
Ⅱ．在酸性溶液中，甲烷在負極失電子和水反應(yīng)生成二氧化碳和氫離子，正極上氧氣得電子和氫離子反應(yīng)生成水，正負極相加得總反應(yīng)．

解答 解：Ⅰ．（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⁺，離子反應(yīng)方程式為2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，
故答案為：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
（2）發(fā)生氧化反應(yīng)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，氯化鐵溶液作原電池的電解質(zhì)溶液，則原電池裝置圖為，負極上銅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Cu-2e^-=Cu²⁺，三價鐵離子在正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺，
故答案為：；Cu-2e^-=Cu²⁺；2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺；
Ⅱ．酸性燃料電池中，氧氣通入正極，氧氣在正極上得電子和氫離子反應(yīng)生成水，電極反應(yīng)式為2O₂+8H⁺+8e^-=4H₂O；
負極通入燃料甲烷，甲烷失電子和水反應(yīng)生成二氧化碳和氫離子，電極反應(yīng)式為CH₄+2H₄O-8e^-=CO₂+8H⁺；
電池總反應(yīng)式為：CH₄+2O₄=CO₂+2H₂O，
故答案為：2O₂+8H⁺+8e^-=4H₂O；CH₄+2H₄O-8e^-=CO₂+8H⁺；CH₄+2O₄=CO₂+2H₂O．

點評 本題考查了原電池工作原理，明確原電池設(shè)計時要根據(jù)反應(yīng)中元素化合價變化確定正負極、電解質(zhì)溶液，注意電極反應(yīng)式的書寫與電解質(zhì)溶液的酸堿性有關(guān)，難度不大．