Question

铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl₃可用做催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等．
（1）写出FeCl₃溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式是

2Fe³⁺+Cu═2Fe²⁺+Cu²⁺

．
（2）若将（1）中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图

（标出正、负极材料及电解质溶液），并写出电极反应式．正极反应

2Fe³⁺+2e^-═2Fe²⁺或Fe³⁺+e^-═2e²⁺

，负极反应

Cu-2e^-═Cu²⁺

．
（3）某科研人员发现劣质不锈钢在某些盐溶液中腐蚀现象明显．请从提供的药品：Cl₂　浓H₂SO₄　NaOH溶液　CuO　Cu中选择两种（水可任选），设计最佳实验，验证劣质不锈钢易被腐蚀．有关反应的化学方程式①

CuO+H₂SO₄═CuSO₄+H₂O

②

CuSO₄+Fe═FeSO₄+Cu

．劣质不锈钢腐蚀的实验现象

不锈钢表面有红色物质生成，溶液颜色由蓝色变成浅绿色

．
（4）Li-SOCl₂电池可用于心脏起搏器．该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl₄-SOCl₂．电池的总反应可表示为：4Li+2SOCl₂═4LiCl+S+SO₂．该电池正极发生的电极反应为

2SOCl₂+4e^-═4Cl^-+S+SO₂

．

Answer 1

分析：（1）铜和铁离子反应生成亚铁离子和铜离子；
（2）根据反应方程式知，易失电子的金属作负极，不如铜活泼的金属或导电的非金属作正极，氯化铁溶液作电解质溶液，正极上铁离子得电子发生还原反应，负极上铜失电子发生氧化反应；
（3）根据劣质不锈钢能与某些盐溶液反应而被腐蚀，所以要根据所给药品制取盐溶液，制取盐溶液时要考虑环保，且该盐溶液与铁反应时有明显的现象；
（4）正极上得电子发生还原反应．

解答：解：（1）Fe³⁺有强氧化性，能把金属铜氧化成铜离子，自身被还原成 Fe²⁺，反应方程式为2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，故答案为：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺；
（2）设计成原电池时，负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应，该电池反应中三价铁离子得电子发生还原反应，所以正极上的电极反应式为Fe³⁺+e^-=Fe²⁺（或2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺），铜失电子发生氧化反应，所以负极上的电极反应式为Cu=2Cu²⁺+2e^-（或Cu-2e^-=Cu²⁺）；
电池反应中发生氧化反应的金属作负极，所以铜作负极，不如负极活泼的金属或导电的非金属作正极，可选石墨作正极，发生还原反应的电解质溶液作原电池的电解质溶液，所以该原电池图为，
故答案为：；Fe³⁺+e^-=Fe²⁺（或2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺）；Cu=2Cu²⁺+2e^-（或Cu-2e^-=Cu²⁺）；
（3）劣质不锈钢能与某些盐溶液反应而被腐蚀，给取的药品没有盐溶液，所以用给取的药品制取盐溶液，可用铜与浓硫酸反应制取硫酸铜溶液，也可用氧化铜和稀硫酸制取硫酸铜溶液，但铜与浓硫酸反应生成有毒气体，不环保，所以用氧化铜和稀硫酸反应制取硫酸铜溶液；硫酸铜和铁反应产生铜单质，所以可观察到不锈钢表面有紫红色物质生成，
故答案为：CuO+H₂SO₄=CuSO₄+H₂O；CuSO₄+Fe=FeSO₄+Cu；不锈钢表面有紫红色物质生成；
（4）正极上得电子发生还原反应，电极反应式为：2SOCl₂+4e^-═4Cl^-+S+SO₂，故答案为：2SOCl₂+4e^-═4Cl^-+S+SO₂．

点评：本题考查了原电池的工作原理及原电池的设计，难度较大，原电池的设计是学习的重点和难度．