Question

19．FeCl₃溶液常用于刻蚀印刷电路板，用于回收其中的Cu，某同学利用此原理设计出一个原电池．请回答下列问题
（1）请写出该原电池的总反应的离子方程式2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺．
（2）正极反应的电极方程式为2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺．
（3）实验过程中测得铜片质量减少了4.8g，则电路中转移电子的物质的量为0.15 mol
（4）请在方框内画出该电池的简单示意图，标出正负极及电解质溶液，可供选择的仪器和试剂：Zn、Cu、Fe、碳棒、烧杯、导线、FeCl₃溶液、CuCl₂溶液、FeCl₂溶液．
（5）氢氧燃料电池，用KOH溶液作电解质溶液，发生2H₂+O₂$\frac{\underline{\;KOH溶液\;}}{\;}$2H₂O；正极反应O₂+4e^-+2H₂O═4OH^-．则其负极发生的电极反应式为H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O．
（6）C₅H₁₂也能形成燃料电池，请写出C₅H₁₂的同分异构体的结构简式：；；．
已知其中一种烃的一氯代物只有1种同分异构体，写出该烃与氯气反应生成一氯代物的化学方程式C（CH₃）₄+Cl₂$\stackrel{光照}{→}$（CH₃）₃CCH₂Cl+HCl．

Answer 1

分析 （1）FeCl₃溶液常用于刻蚀印刷电路板是铜与三价铁离子反应，该反应中Fe元素化合价由+3价变为+2价、Cu元素化合价由0价变为+2价；
（2）由方程式可知，正极Fe³⁺被还原，电极方程式为2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺；
（3）Cu被氧化，根据负极反应为Cu-2e^-=Cu²⁺计算转移电子的物质的量；
（4）根据电池反应式知，Fe元素化合价由+3价变为+2价、Cu元素化合价由0价变为+2价，所以Cu作负极，不如铜活泼的金属或导电的非金属作正极，如C，FeCl₃溶液为电解质溶液；
（5）氢氧燃料碱性电池中，负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水；
（6）根据同分异构体书写方法减碳法书写同分异构体，其中一氯代物只有一种的结构即为只有一种氢原子的有机物，与氯气在光照条件下发生取代反应解．

解答 解：（1）FeCl₃溶液常用于刻蚀印刷电路板是铜与三价铁离子反应，该反应中Fe元素化合价由+3价变为+2价、Cu元素化合价由0价变为+2价，总反应离子方程式为2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，故答案为：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
（2）由方程式可知，正极Fe³⁺被还原，电极方程式为2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺，故答案为：2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺；
（3）Cu被氧化，为原电池的负极，负极反应为Cu-2e^-=Cu²⁺，根据反应知，转移电子的物质的量=$\frac{4.8}{64}×2$=0.15mol，故答案为：0.15mol；
（4）根据电池反应式知，Fe元素化合价由+3价变为+2价、Cu元素化合价由0价变为+2价，所以Cu作负极，不如铜活泼的金属或导电的非金属作正极，如C，FeCl₃溶液为电解质溶液，其装置图为，故答案为：；

（5）氢氧燃料碱性电池中，负极上氢气失电子和氢氧根离子反应生成水，负极反应式为H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O，故答案为：H₂-2e^-+2OH^-═2H₂O；
（6）根据同分异构体书写方法，写出最长的碳链：，拿下1个碳原子作为支链：，拿下2个碳原子作为支链：；其中一氯代物只有一种的结构为，与氯气反应方程式为；C（CH₃）₄+Cl₂$\stackrel{光照}{→}$（CH₃）₃CCH₂Cl+HCl，

故答案为：；；；C（CH₃）₄+Cl₂$\stackrel{光照}{→}$（CH₃）₃CCH₂Cl+HCl．

点评 本题考查了原电池基本原理和设计，电极方程式的书写，有机物的同分异构体等基本知识，这些新课标要求学生需要掌握的内容，正确判断原电池正负极材料、电解质溶液是设计原电池难点，一般来说，还原剂作负极，不如负极活泼的金属或非金属导体作正极，氧化剂的溶液作电解质溶液；同分异构体采用减碳法书写．