Question

【題目】(i)燃料電池是目前正在探索的一種新型電池，目前已經使用的氫氧燃料電池的基本反應是正極：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－，回答下列問題：

(1)電解質溶液為____________。

(2)負極發生________反應(填“氧化”或“還原”)。寫出其電極反應式___________。

(3)若反應后得到5.4 g液態水，此時氫氧燃料電池轉移的電子數為________。

(ii)如圖所示的裝置，在盛有水的燒杯中，鐵圈和銀圈的連接處吊著一根絕緣的細絲，使之平衡。小心地往燒杯中央滴入CuSO4溶液。

(1)片刻后可觀察到的現象是(指懸吊的金屬圈)________。

A．鐵圈和銀圈左右搖擺不定 B．保持平衡狀態不變

C．鐵圈向下傾斜 D．銀圈向下傾斜

(2)產生上述現象的原因是___________________________________。

(iii)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。

(1)寫出FeCl3溶液腐蝕印刷電路銅板的離子方程式：___________________________。

(2)若將(1)中的反應設計成原電池，并寫出正、負極電極反應式。

正極反應：______________________，負極反應：______________________。

Answer 1

【答案】 KOH 氧化 H2＋2OH－－2e－===2H2O 0.6NA D 加入CuSO4溶液后，構成Fe－Ag原電池，鐵溶解，質量減輕，Cu2＋在銀圈上得電子，生成Cu沉積在其上，質量增加 2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ 2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ Cu－2e－===Cu2＋

【解析】分析：(i)根據正極產生氫氧根判斷電解質溶液的酸堿性；根據原電池的工作原理解答；根據總反應式計算轉移電子數；

(ii)小心地往燒杯中央滴入CuSO4溶液后構成原電池，結合原電池的工作原理解答。

(iii)(1)FeCl3溶液與銅反應生成氯化亞鐵和氯化銅；

(2)根據原電池的工作原理結合鐵離子和銅的性質解答。

詳解：(1)氫氧燃料電池的正極反應式為O2＋2H2O＋4e－＝4OH－，正極產生氫氧根，這說明電解質溶液為堿性溶液，例如KOH。

(2)原電池的負極發生失去電子的氧化反應，則負極發生氧化反應，因此氫氣在負極通入，則其電極反應式為H2＋2OH－－2e－＝2H2O；

(3)總反應式為O2＋2H2＝2H2O，即生成36g水轉移4mol電子，因此若反應后得到5.4 g液態水，則此時氫氧燃料電池轉移的電子數為＝0.6NA。

(ii)(1)小心地往燒杯中央滴入CuSO4溶液后構成原電池，金屬性鐵大于銀，因此鐵是負極，失去電子轉化為亞鐵離子，質量減小。溶液中的銅離子在正極銀電極表面放電析出銅，質量增加，所以片刻后可觀察到的現象是銀圈向下傾斜，答案選D；

(2)根據以上分析可知產生上述現象的原因是加入CuSO4溶液后，構成Fe－Ag原電池，鐵溶解，質量減輕，Cu2＋在銀圈上得電子，生成Cu沉積在其上，質量增加。

(iii)(1)FeCl3溶液與銅反應生成氯化亞鐵和氯化銅，反應的方程式為2Fe3＋＋Cu＝2Fe2＋＋Cu2＋；

(2)根據方程式可知銅失去電子，則銅是負極，電極反應式為Cu－2e－＝Cu2＋。溶液中的鐵離子得到電子，在正極放電，則正極反應為2Fe3＋＋2e－＝2Fe2＋。