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9.现有纯铁片、纯银片、纯铜片,稀硫酸、FeSO4 溶液、Fe2(SO43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.

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.

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