Question

11．現(xiàn)有純鐵片、純銀片、純銅片，稀硫酸、FeSO₄ 溶液、Fe₂（SO₄）₃溶液、大燒杯、導線若干，請運用原電池原理設計實驗，驗證Cu²⁺、Fe³⁺的氧化性強弱．
（1）寫出電極反應式，負極：Cu-2e^-=Cu²⁺．正極：2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺．
（2）請在如圖方框中畫出原電池的裝置圖，標出外電路電子流向（注明電極材料、電解質(zhì)溶液，連成閉合回路）．
（3）Cu²⁺、Fe³⁺的氧化性由強到弱的順序為：Fe³⁺＞Cu²⁺．
（4）該裝置反應一段時間后，當溶液的質(zhì)量增加3.2g時，通過導線的電子的物質(zhì)的量是0.1mol．

Answer 1

分析 Fe³⁺氧化性比Cu²⁺強，可發(fā)生2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，反應中Cu被氧化，為原電池的負極，則正極可為碳棒或不如Cu活潑的金屬，電解質(zhì)溶液為氯化鐵溶液，正極發(fā)生還原反應，負極發(fā)生氧化反應，以此解答該題．

解答 解：（1）Fe³⁺氧化性比Cu²⁺強，可發(fā)生2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，Cu被氧化，為原電池的負極，負極反應為Cu-2e^-=Cu²⁺，正極Fe³⁺被還原，電極方程式為2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺，故答案為：Cu-2e^-=Cu²⁺；2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺；
（2）Fe³⁺氧化性比Cu²⁺強，可發(fā)生2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，Cu被氧化，為原電池的負極，正極Fe³⁺被還原，正極可為碳棒，電解質(zhì)溶液為氯化鐵，
則原電池裝置圖可設計為，電子從銅極流向碳極，故答案為：；
（3）根據(jù)反應：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，氧化劑的氧化性強于氧化產(chǎn)物的氧化性，即Cu²⁺、Fe³⁺的氧化性由強到弱的順序為Fe³⁺＞Cu²⁺，故答案為：Fe³⁺＞Cu²⁺；
（4）該裝置反應一段時間后，當溶液的質(zhì)量增加3.2g時，即消耗的金屬銅質(zhì)量是3.2g即0.05mol，根據(jù)負極反應Cu-2e^-=Cu²⁺，電子轉(zhuǎn)移0.1mol，故答案為：0.1mol．

點評 本題綜合考查原電池的設計及原電池的工作原理，為高考常見題型，側(cè)重于學生的分析能力和計算能力的考查，有利于培養(yǎng)學生的良好的科學素養(yǎng)，難度不大，注意從氧化還原反應的角度由電池反應判斷電極反應．