Question

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，請畫出原電池的裝置圖（標出電極材料和電解質溶液），并寫出電極反應式．
正極反應

 

，負投反應

 

．
（3）某同學用碳棒、銅棒和稀硫酸為原材料，以及一些必要條件，實現 Cu+H₂SO₄（稀）=CuSO₄+H₂↑反應．
請在框內畫出能夠實現這一反應的實驗裝置圖．
（4）另一位同學在做（3）反應實驗時，看到碳棒和銅棒上都有氣泡產生，但銅棒沒有被腐蝕．請你分析其原因

 

，此時的總反應為

 

．

Answer 1

考點：原電池和電解池的工作原理,鐵鹽和亞鐵鹽的相互轉變

專題：電化學專題,元素及其化合物

分析：（1）Fe³⁺有強氧化性，能把金屬銅氧化成銅離子；
（2）根據電池反應式設計原電池，由發生反應的反應類型設計正負極，將發生氧化反應的金屬單質設計成負極，比負極不活潑的金屬或導電的非金屬設計成正極，反應物中的電解質設計為電解質溶液；
（3）要實現Cu+H₂SO₄（稀）═CuSO₄+H₂↑，應形成電解池反應，銅為陽極，碳為陰極，陽極發生Cu-2e^-=Cu²⁺，陰極發生2H⁺+2e^-=H₂↑；
（4）某同學在做一定條件下銅與稀硫酸的反應實驗時，看到碳棒上有氣泡產生，但銅棒卻沒有被腐蝕，銅應為陰極，連接電源的負極，碳為正極；電解反應為電解水．

解答： 解：（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⁺，反應方程式為2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，
故答案為：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
（2）設計成原電池時，負極上發生氧化反應，正極上發生還原反應，該電池反應中三價鐵離子得電子發生還原反應，所以正極上的電極反應式為Fe³⁺+e^-=Fe²⁺，銅失電子發生氧化反應，所以負極上的電極反應式為Cu-2e^-=Cu²⁺；電池反應中發生氧化反應的金屬作負極，所以銅作負極，不如負極活潑的金屬或導電的非金屬作正極，可選石墨作正極，發生還原反應的電解質溶液作原電池的電解質溶液，所以該原電池圖為，
故答案為：； 2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺；Cu-2e^-=Cu²⁺；
（3）要實現Cu+H₂SO₄（稀）═CuSO₄+H₂↑，應形成電解池反應，銅為陽極，碳為陰極，陽極發生Cu-2e^-=Cu²⁺，陰極發生2H⁺+2e^-=H₂↑，則可發生Cu+H₂SO₄（稀）

通電  .

CuSO₄+H₂↑，裝置圖為，
故答案為：；
（4）某同學在做一定條件下銅與稀硫酸的反應實驗時，看到碳棒上有氣泡產生，但銅棒卻沒有被腐蝕，銅應為陰極，連接電源的負極，碳為陽極，電池中的反應為電解水的反應，其電解總方程為：2H₂O

通電  .

2H₂↑+O₂↑；
故答案為：兩極與電源的正負極接反了，或銅棒接電源的負極；2H₂O

通電  .

2H₂↑+O₂．

點評：本題考查了電解原理的分析應用，主要是電極反應，電極判斷方法，掌握基礎是關鍵，題目難度中等．