Question

（12分）（1）鐵及鐵的化合物應用廣泛，如FeCl₃可用作催化劑、印刷電路銅板腐蝕劑和外傷止血劑等。寫出FeCl₃溶液腐蝕印刷電路銅板的離子方程式                  ；
若將（1）中的反應設計成原電池，請畫出原電池的裝置圖，標出正、負極。
（2）鉛蓄電池是常見的化學電源之一，其充電、放電的總反應是：
2PbSO₄  + 2H₂OPb + PbO₂ + 2H₂SO₄
鉛蓄電池放電時，         （填物質名稱）在負極發生反應。放電過程中硫酸濃度由5mol/L下降到 4mol/L，電解液體積為2000mL（反應過程溶液體積變化忽略不計）；求放電過程中外電路中轉移電子的物質的量為       mol。
（3）有人設計將兩根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成燃料電池。則此燃料電池工作時，其電極反應式為：
負極：                                     
正極：                                     

Answer 1

（1）2Fe^3＋＋Cu＝2Fe^2＋＋Cu^2＋          
（2）鉛    2  （3）CH₄＋10 OH^――8e^－＝CO₃^2－＋7H₂O     2O₂＋8e^－＋4H₂O＝8OH^－

（1）鐵離子的具有氧化性，能氧化銅，方程式為2Fe^3＋＋Cu＝2Fe^2＋＋Cu^2＋。根據方程式可知，銅失去電子，所以銅是負極，電解質溶液是氯化鐵溶液。所以裝置圖為。
（2）放電相當于原電池，充電相當于電解池。原電池中負極失去電子，發生氧化反應，所以根據方程式可判斷，鉛是負極，在負極發生反應。根據方程式可知，每消耗2mol硫酸，反應中就轉移2mol電子。消耗硫酸是（5mol/L－4mol/L）×2.0mol=2.0mol，所以轉移電子是2mol。
（3）在氫氧燃料電池，氫氣在負極通入，氧氣在正極通入。由于電解質是氫氧化鉀溶液，所以正負極的電極反應式分別是正極：2O₂＋8e^－＋4H₂O＝8OH^－、負極：CH₄＋10 OH^――8e^－＝CO₃^2－＋7H₂O。