Question

9．现有纯铁片、纯银片、纯铜片，稀硫酸、FeSO₄ 溶液、Fe₂（SO₄）₃溶液、U形管、导线若干，请运用原电池原理设计实验，验证Cu²⁺、Fe³⁺的氧化性强弱．
（1）写出电极反应式，负极：Cu-2e^-=Cu²⁺．正极：2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺．
（2）请在方框中画出原电池的装置图，标出外电路电子流向（注明电极材料、电解质溶液，连成闭合回路）．
（3）Cu²⁺、Fe³⁺的氧化性由强到弱的顺序为：Fe³⁺＞Cu²⁺．
（4）该装置反应一段时间后，当溶液的质量增加3.2g时，通过导线的电子的物质的量是0.1mol．

Answer 1

分析 Fe³⁺氧化性比Cu²⁺强，可发生2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，反应中Cu被氧化，为原电池的负极，则正极可为碳棒或不如Cu活泼的金属，电解质溶液为氯化铁溶液，正极发生还原反应，负极发生氧化反应，以此解答该题．

解答 解：（1）Fe³⁺氧化性比Cu²⁺强，可发生2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，Cu被氧化，为原电池的负极，负极反应为Cu-2e^-=Cu²⁺，正极Fe³⁺被还原，电极方程式为2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺，故答案为：Cu-2e^-=Cu²⁺；2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺；
（2）Fe³⁺氧化性比Cu²⁺强，可发生2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，Cu被氧化，为原电池的负极，正极Fe³⁺被还原，正极可为碳棒，电解质溶液为氯化铁，
则原电池装置图可设计为，电子从铜极流向碳极，故答案为：；
（3）根据反应：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性，即Cu²⁺、Fe³⁺的氧化性由强到弱的顺序为Fe³⁺＞Cu²⁺，故答案为：Fe³⁺＞Cu²⁺；
（4）该装置反应一段时间后，当溶液的质量增加3.2g时，即消耗的金属铜质量是3.2g即0.05mol，根据负极反应Cu-2e^-=Cu²⁺，电子转移0.1mol，故答案为：0.1mol．

点评 本题综合考查原电池的设计及原电池的工作原理，为高考常见题型，侧重于学生的分析能力和计算能力的考查，有利于培养学生的良好的科学素养，难度不大，注意从氧化还原反应的角度由电池反应判断电极反应．