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(dǎo)線若干，請(qǐng)運(yùn)用原電池原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證Cu²⁺、Fe³⁺的氧化性強(qiáng)弱．
（1）寫(xiě)出電極反應(yīng)式，負(fù)極：Cu-2e^-=Cu²⁺．正極：2Fe³⁺+2e^-=2Fe²⁺．
（2）請(qǐng)?jiān)谌鐖D方框中畫(huà)出原電池的裝置圖，標(biāo)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(qiáng)到弱的順序?yàn)椋篎e³⁺＞Cu²⁺．
（4）該裝置反應(yīng)一段時(shí)間后，當(dāng)溶液的質(zhì)量增加3.2g時(shí)，通過(guò)導(dǎo)線的電子的物質(zhì)的量是0.1mol．

Answer 1

分析 Fe³⁺氧化性比Cu²⁺強(qiáng)，可發(fā)生2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，反應(yīng)中Cu被氧化，為原電池的負(fù)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(yīng)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，以此解答該題．

解答 解：（1）Fe³⁺氧化性比Cu²⁺強(qiáng)，可發(fā)生2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，Cu被氧化，為原電池的負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)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(qiáng)，可發(fā)生2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，Cu被氧化，為原電池的負(fù)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(shè)計(jì)為，電子從銅極流向碳極，故答案為：；
（3）根據(jù)反應(yīng)：2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，氧化劑的氧化性強(qiáng)于氧化產(chǎn)物的氧化性，即Cu²⁺、Fe³⁺的氧化性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)镕e³⁺＞Cu²⁺，故答案為：Fe³⁺＞Cu²⁺；
（4）該裝置反應(yīng)一段時(shí)間后，當(dāng)溶液的質(zhì)量增加3.2g時(shí)，即消耗的金屬銅質(zhì)量是3.2g即0.05mol，根據(jù)負(fù)極反應(yīng)Cu-2e^-=Cu²⁺，電子轉(zhuǎn)移0.1mol，故答案為：0.1mol．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查原電池的設(shè)計(jì)及原電池的工作原理，為高考常見(jiàn)題型，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和計(jì)算能力的考查，有利于培養(yǎng)學(xué)生的良好的科學(xué)素養(yǎng)，難度不大，注意從氧化還原反應(yīng)的角度由電池反應(yīng)判斷電極反應(yīng)．