1.2.1 原电池的工作原理-【优化探究】2025-2026学年高中化学选择性必修1同步导学案配套课件 苏教版（2019）

第二单元　化学能与电能的转化 第1课时　原电池的工作原理 优化探究 专题1　化学反应与能量变化 [课程标准要求]　1.以铜锌原电池为例,从宏观和微观的角度分析理解原电池的工作原理,能正确判断原电池的正极和负极,会书写其电极反应式。2.认识从简单原电池发展到带有盐桥原电池的过程变化,并能理解带有盐桥原电池的实用性。 任务一　原电池的工作原理 任务二　原电池工作原理的应用 课时作业　巩固提升 任务三　原电池电极反应式的书写 任务一　原电池的工作原理 1.实验探究:锌与硫酸铜溶液反应中的能量转化 操作 向一只烧杯中加入1.0 mol·L-1 CuSO4溶液30 mL,再加入适量锌粉,用温度计测量溶液的温度,观察温度的变化 现象 Zn逐渐　　　,有　　　物质生成,溶液温度　　　,颜色　　　  能量转化 化学能转化为　　  微观探析 Zn把电子直接传递给Cu2+,离子方程式:Zn+Cu2+===Cu+Zn2+ 溶解 红色　 升高 变浅 热能 2.实验探究:铜锌原电池的构造与工作原理 装置示意图   实验现象 锌片　　　　,铜片上有红色固体生成,质量　　　,溶液颜色　　　,电流计指针发生　　　,用温度计测量两烧杯溶液的温度几乎不变  逐渐溶解 增加 　变浅 偏转 能量转化 化学能转化为　　  微观 探析 在硫酸锌溶液中,负极一端的　　失去电子被氧化成　　　进入溶液;在硫酸铜溶液中,正极一端的　　　获得电子被还原成 　　　沉积在铜片上  电子或离子移动的方向 导线(外电路)中,电子从　　片(　　极)移向　　片(　　极);  盐桥(内电路)中的　　移向ZnSO4溶液,　　移向CuSO4溶液  工作 原理 负极:Zn-2e-===Zn2+(　　　反应)  正极:Cu2++2e-===Cu(　　　反应)  总反应:Zn+Cu2+===Zn2++Cu 电能 Zn Zn2+　 Cu2+ Cu Zn　 负 Cu 正 Cl-　 K+　 氧化　 还原 3.盐桥原电池工作原理 (1)定义:原电池是将　　　　转化为　　　的装置。  (2)电极名称及电极反应 ①负极:发生　　　反应,　　　电子;  ②正极:发生　　　反应,　　　电子。  化学能 电能 氧化 失去 还原　 得到 (3)构造 ①两个半电池; ②半电池包括电极材料(两种金属或一种金属和一种能导电的非金属)和 　　　　溶液;  ③两个隔离的半电池通过　　　连接起来。  电解质　 盐桥 (4)盐桥的作用 ①形成　　　　　　;  ②　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;  ③避免电极与电解质溶液直接反应,相比单液原电池有利于最大程度地将化学能转化为电能。 闭合回路 平衡两侧溶液的电荷,使溶液保持电中性 (1)原电池中电流的方向是负极→导线→正极。(　　) (2)原电池中负极发生的反应是还原反应。(　　) (3)铜锌原电池中电子由锌电极经过电解质溶液流向铜电极。(　　) (4)在原电池中阴离子移向负极。(　　) (5)原电池的正极一定是化学性质不活泼的金属。(　　) (6)原电池工作时,溶液中的阳离子向负极移动,盐桥中的阳离子向正极移动。(　　) (7)一般来说,带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高。(　　) × × × √ × × √ 1.某原电池总反应为Cu+2AgNO3===Cu(NO3)2+2Ag,装置中的盐桥中可以是装有含KCl饱和溶液的琼脂吗? 提示:不可以。因为AgNO3溶液能和KCl溶液反应生成AgCl沉淀,盐桥中可以是装有含KNO3饱和溶液的琼脂。 2.双液铜锌原电池装置中,电池工作一段时间后,锌片的质量减少16.25 g,线路中转移电子的个数是多少?铜电极质量增加多少克? 提示:负极反应式:Zn-2e-===Zn2+,n(Zn)==0.25 mol,则线路中转移电子:0.25 mol×2=0.5 mol,即0.5NA个电子;正极反应式:Cu2++2e-===Cu,铜电极增加的质量为×0.5 mol×64 g·mol-1=16 g。 1.在图中的8个装置中,属于原电池的是(　　)     A.①②③⑤⑧　　　　　 B.③④⑥⑦ C.④⑥⑦ D.③⑤⑦ D ①⑧未构成闭合回路;②中两极材料活动性相同;④中酒精是非电解质;⑥虽形似盐桥原电池装置,但锌直接与硫酸铜溶液反应,铜离子不能在铜电极放电;所以①②④⑥⑧均不构成原电池,③⑤⑦可构成原电池,D正确。 2.如图是某同学设计的原电池装置,下列叙述正确的是(　　)   A.电极Ⅰ上发生还原反应,作原电池的负极 B.电极Ⅱ的电极反应式为Cu2++2e-===Cu C.该原电池的总反应式为2Fe3++Cu===Cu2++2Fe2+ D.盐桥中装有含氯化钾的琼脂,其作用是传递电子 C 铜的活动性强于Pt,因此电极Ⅰ是正极,发生还原反应,A错误;电极Ⅱ是负极,铜失去电子,电极反应式为Cu-2e-===Cu2+,B错误;正极上铁离子得到电子,因此该原电池的总反应式为2Fe3++Cu===Cu2++2Fe2+,C正确;盐桥中装有含氯化钾的琼脂,其作用是传递阴阳离子,使溶液保持电中性,D错误。 3.下列关于原电池的叙述正确的是(　　)   A.在外电路中,电流由铜电极流向银电极 B.正极反应式为Cu2++2e-===Cu C.实验过程中取出盐桥,原电池仍继续工作 D.将铜片直接浸入硝酸银溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同 D 由示意图可知,铜片为原电池的负极,电极反应式为Cu-2e-===Cu2+,银片为正极,电极反应式为2Ag++2e-===2Ag。电子由负极流向正极,电流由正极流向负极,则在外电路中,电流由银电极流向铜电极,故A错误;银片为正极,电极反应式为2Ag++2e-===2Ag,故B错误;盐桥起到了传导离子、形成闭合回路的作用,若实验过程中取出盐桥,原电池不能形成闭合回路,不能继续工作,故C错误;将铜片直接浸入硝酸银溶液发生的反应与该原电池反应均为铜与银离子发生置换反应生成银和铜离子,发生的化学反应相同,故D正确。 1.原电池的工作原理简图 电子移动方向 从负极流出沿导线流入正极,电子不能通过电解质溶液 离子移 动方向 阴离子向负极移动,阳离子向正极移动,离子只能在电解质溶液中移动,不能在导线上移动 若有盐桥 盐桥中的阴离子移向负极区,阳离子移向正极区 若有交换膜 离子可选择性通过交换膜,如阳离子可通过阳离子交换膜移向正极 2.原电池中正、负极的判断方法 任务二　原电池工作原理的应用 1.加快化学反应速率 (1)原理:在形成的原电池中,氧化反应和还原反应分别在两个电极上发生,溶液中的离子运动时相互干扰减小,电解质溶液中离子的运动更快,使化学反应速率加快。 (2)举例:在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液,CuSO4与锌发生置换反应生成Cu,从而形成微小Cu⁃Zn原电池,加快产生H2的速率。 2.比较金属的活动性强弱 原理:一般来说,负极金属的活动性强于正极金属。根据现象判断出原电池的正、负极,金属的活动性:负极强于正极。 [例]　有a、b、c、d四个金属电极,有关的实验装置及部分实验现象如下: 由此可判断这四种金属的活动性顺序是　　　　。  实验 装置         部分 实验 现象 a极质量减小,b极质量增加 b极有气体产生,c极无变化 d极溶解,c极有气体产生 电流从a极流向d极 d>a>b>c 由第一个装置a极质量减小可知,a极是负极,金属活动性:a>b;第二个装置依据氧化性、还原性的规律推出金属活动性:b>c;第三个装置的金属活动性:d>c;由第四个装置电流a→d,则电子d→a,故金属活动性:d>a。综上所述,这四种金属的活动性顺序是d>a>b>c。 3.设计原电池 (1)理论上,　　　　　　　反应可以设计成原电池。构成原电池的基本条件也是设计原电池的基本依据。  (2)设计原电池的思路示例 以2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2为例 自发的氧化还原 Cu-2e-===Cu2+ 2Fe3++2e-===2Fe2+ (1)只有放热的氧化还原反应才能设计成原电池。(　　) (2)若将2Fe3++Fe===3Fe2+设计成原电池,可用锌、铁作电极材料。(　　) (3)足量的Zn与稀H2SO4反应时,滴入CuSO4溶液可以加快反应速率,因为c(S)增大。(　　) (4)增大电解质溶液的浓度,能加快原电池的反应速率。(　　) × × × × 若把反应2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2设计成含盐桥的原电池。在方框中画出能形成稳定电流的双液原电池(有盐桥)的装置图并标出电极材料、电解质溶液。 提示: 1.a、b两个烧杯中均盛有100 mL等浓度的稀H2SO4,将过量的两份锌粉分别加入两个烧杯中,同时向a烧杯中加入少量CuSO4溶液,下列产生氢气的体积(V)与时间(t)的关系正确的是(　　) B H2SO4的物质的量相等、Zn粉过量,产生H2的量由H2SO4的物质的量决定。a烧杯中部分Zn与CuSO4发生反应置换出Cu并形成Zn⁃H2SO4⁃Cu原电池,反应速率加快,但产生H2的体积相等,B项正确。 2.某探究活动小组想利用原电池反应检测金属的活动性顺序,有甲、乙两位同学均使用镁片与铝片作电极,但甲同学将电极放入6 mol·L-1稀硫酸中,乙同学将电极放入6 mol·L-1 NaOH溶液中,如图所示。 (1)如果甲与乙两位同学均认为“构成原电池的电极材料若是金属,则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”,则甲会判断出　　　(填写元素符号,下同)活动性更强,而乙会判断出　　活动性更强。  由此实验,可得到的结论是______________________________________ ________________________________________。  Mg Al 利用原电池反应判断金属活动性顺序 时应注意选择合适的电解质溶液 (2)上述实验也反过来证明了“利用金属活动性顺序直接判断原电池中正、负极”的做法　　　　(填“可靠”或“不可靠”)。如不可靠,则请你提出另一个判断原电池正、负极可行的实验方案: ____________________________________________________________。 不可靠 在两电极之间连上一个电流表,测电流方向,判断原电池的正、负极 任务三　原电池电极反应式的书写 1.电极反应式书写要求 电极反应式符合离子方程式书写要求,用“===”表示,注意分子、离子形式及电子、电荷和元素守恒。 2.一般电极反应式的书写方法 (1)定电极,标得失。 按照负极发生氧化反应,正极发生还原反应,判断出电极反应产物,找出得失电子的数量。 (2)看环境,配守恒。 电极产物在电解质溶液中应能稳定存在,如碱性介质中生成的H+应让其结合OH-生成水。电极反应式要依据电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等加以配平。 (3)两式加,验总式。 将两电极反应式相加,与总反应方程式对照验证。 3.题目给定原电池的装置图,未给电池总反应式 (1)结合介质和装置图中表示物质转化的箭头指向找出原电池的正、负极,即分别找出氧化剂和还原剂。 (2)结合介质判断出还原产物和氧化产物。 (3)写出电极反应式,将两极反应式(注意两极得失电子数相等)相加可得电池总反应式。 4.已知电池总反应式,书写电极反应式 (1)分析化合价,按照正极发生还原反应,负极发生氧化反应,确定正极、负极的反应物与反应产物。 (2)在电极反应式的左边写出得失电子数,使得失电子守恒。 (3)根据质量守恒配平电极反应式。 1.写出表中原电池装置的电极反应式和电池总反应式:   负极材料 正极材料 电解质溶液 (1) 铁 铜 稀硫酸 (2) 铜 银 硝酸银 (1)正极反应式:　　　　　　　　;负极反应式:　　　　　　　　;电池总反应式:　　　　　　　　　　。  (2)正极反应式:　　　　　　　　;负极反应式:　　　　　　　　;电池总反应式:　　　　　　　　　　　。  2H++2e-===H2↑ 　Fe-2e-===Fe2+ Fe+2H+===Fe2++H2↑ 2Ag++2e-===2Ag Cu-2e-===Cu2+　 Cu+2Ag+===Cu2++2Ag 负极失去电子,发生氧化反应;正极得到电子,发生还原反应。根据活泼性可以判断,(1)中铁作负极,(2)中铜作负极。 2.Mg⁃Al⁃盐酸 负极: 　 　 　　 　 　 　;  正极: 　 　 　 　 　 　 　 　　;  总反应式: 　 　 　 　　 　 　 　 　 　 　 　。  Mg-2e-===Mg2+ 2H++2e-===H2↑　 Mg+2H+===Mg2++H2↑ 3.Mg⁃Al⁃NaOH溶液 负极: 　 　 　　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　;  正极: 　 　 　 　 　 　 　 　　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　　;  总反应式: 　 　 　 　　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　。  2Al-6e-+8OH-===2Al 4.铁⁃铜⁃FeCl3溶液 负极: 　 　 　　 　 　 　 　 　;  正极: 　 　 　 　 　 　 　　 　　;  总反应式: 　 　 　 　　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　。  Fe-2e-===Fe2+ 2Fe3++2e-===2Fe2+　 Fe+2Fe3+===3Fe2+　 5.铁⁃铜⁃稀硝酸 负极: 　 　 　　 　 　 　 　;  正极: 　 　 　 　 　 　 　 　　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　　;  总反应式: 　 　 　 　　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　。  Fe-3e-===Fe3+　 N +4H+===Fe3++NO↑+2H2O 1.有一纽扣电池,其电极分别为Zn和Ag2O,以KOH溶液为电解质溶液,电池总反应式为Zn+Ag2O+H2O===2Ag+Zn(OH)2。 (1)Zn发生　　　　反应,是　　　　极,电极反应式是 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　　。  (2)Ag2O发生　　　　反应,是　　　　极,电极反应式是 　　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　。  氧化　 负 Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2 还原　 正 　Ag2O+2e-+H2O===2Ag+2OH- 2.现有如下两个反应: ①NaOH+HCl===NaCl+H2O ②Cu+2Ag+===2Ag+Cu2+ (1)根据上述两个反应的本质,判断它们能否设计成原电池:　 __________________。 (2)如果不能,说明原因:________________________________________ ___________。 ①不能,②能　 ①不是氧化还原反应,反应过程中没有发生 电子的转移 (1)(2)原电池是将化学能转化为电能的装置,只有氧化还原反应才有电子的转移,而①为非氧化还原反应,故不能设计成原电池,②为自发的氧化还原反应,可以设计成原电池。 (3)如果能,在方框中画出形成稳定电流的半电池形式的装置图(标出电极材料、电解质溶液)。 写出正、负极材料及其电极反应式。 ①负极材料:　　,电极反应式: ______________________;  ②正极材料:　　　　 ,电极反应式: _______________。  Cu Cu-2e-===Cu2+　 Ag(或石墨) 2Ag++2e-===2Ag (3)在反应Cu+2Ag+===2Ag+Cu2+中,Ag+被还原,可用Ag或石墨作正极,电极反应式为2Ag++2e-===2Ag;Cu被氧化,为原电池的负极,电极反应式为Cu-2e-===Cu2+。 课时作业　巩固提升 2 3 4 5 6 7 8 1 [对点训练] 题组一　原电池的工作原理 1.下列装置能构成原电池的是(　　) 9 10 11 12 13 14 B 15 没有形成闭合回路,所以不能构成原电池,A错误;有自发进行的氧化还原反应、活泼性不同的电极、电解质溶液和闭合回路,符合原电池的构成原理和条件,B正确;四氯化碳不是电解质溶液,C错误;没有形成闭合回路,所以不能构成原电池,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 2.下列有关原电池负极的说法正确的是(　　) A.一定是活泼金属 B.工作时电极本身一定被氧化 C.工作时一定有电子流出 D.一定带负电荷 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 C 15 原电池工作时电子从负极流向正极,负极一定有电子流出,C正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 3.如图所示,两电极分别为碳棒和铁片,若电流表的指针发生偏转,且a极上有大量气泡生成,则下列叙述正确的是(　　) A.a为负极,是铁片,烧杯中的溶液为稀硫酸 B.b为负极,是铁片,烧杯中的溶液为硫酸铜溶液 C.a为正极,是碳棒,烧杯中的溶液为稀硫酸 D.b为正极,是碳棒,烧杯中的溶液为硫酸铜溶液 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 C 15 在铁片、碳棒形成的原电池中,a极上有大量气泡生成,可判断a为原电池的正极(碳棒),b为原电池的负极(铁片),电解质溶液为稀硫酸,不可能是硫酸铜溶液,C符合题意。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 4.用铜片、银片、CuSO4溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂⁃KNO3 的U形管)构成一个原电池。下列有关该原电池的叙述正确的是(　　) ①铜电极的质量减少　②正极的电极反应式为Ag++e-===Ag　③在外电路中,电流由铜电极流向银电极　④实验过程中取出盐桥,原电池仍继续工作 A.①②　　　　　　　　 B.②③ C.②④ D.③④ 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 A 15 金属活动性:Cu>Ag,Cu为负极,失去电子,电极反应式为Cu-2e-===Cu2+,①正确;Ag为正极,得到电子,电极反应式为Ag++e-===Ag,②正确;电子经外电路由铜电极流向银电极,电流由银电极流向铜电极,③错误;取出盐桥不能形成闭合回路,不能构成原电池,④错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 5.实验探究是提高学习效果的有力手段。某同学用如图所示装置研究原电池原理,下列说法错误的是(　　) A.若将图1装置的Zn、Cu下端接触,Zn片逐 渐溶解,Cu片上能看到有气泡产生 B.图2中H+向Cu片移动 C.若将图2中的Zn片改为Mg片,Cu片上产生气泡的速率加快 D.图2与图3中,Zn片减轻的质量相等时,正极产物的质量比为32∶1 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 D 15 Zn、Cu直接接触就能构成闭合回路而形成原电池,稀硫酸作电解质溶液,所以Cu片上可看到有气泡产生,A正确;H+带正电荷,向正极移动,即向Cu片移动,B正确;由于Mg失电子能力强于Zn,所以将Zn片改为Mg片时,电子转移速率加快,生成H2的速率也加快,C正确;若两装置负极消耗Zn的质量均为65 g,图2正极产生2 g H2,图3正极上析出64 g Cu,正极产物的质量比为1∶32,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 题组二　原电池工作原理的应用 6.将等质量的A、B两份锌粉装入试管中,分别加入过量的稀硫酸,同时向装A的试管中加入少量CuSO4溶液。如图表示产生氢气的体积V与时间t的关系,其中正确的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 D 15 向装A的试管中加入少量CuSO4溶液发生反应Zn+CuSO4===Cu+ZnSO4,置换出的Cu附着在Zn表面构成原电池,可以加快产生H2的速率,但由于消耗了部分锌,则生成的氢气减少,答案选D。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 7.有A、B、D、E四种金属,当A、B、稀硫酸组成原电池时,电子流动方向为A→B;当A、D、稀硫酸组成原电池时,A为正极;当B、E组成原电池时,电极反应式为E2++2e-===E、B-2e-===B2+,则A、B、D、E金属性由强到弱的顺序为(　　) A.A>B>E>D B.A>B>D>E C.D>E>A>B D.D>A>B>E 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 D 15 根据“当A、B、稀硫酸组成原电池时,电子流动方向为A→B”可知,金属性:A>B;根据“当A、D、稀硫酸组成原电池时,A为正极”可知,金属性:D>A;根据“当B、E组成原电池时,电极反应式为E2++2e-===E、B-2e-===B2+”可知,金属性:B>E,综上可知,金属性由强到弱的顺序为D>A>B>E。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 8.根据反应:2Ag++Cu===Cu2++2Ag,设计如图所示原电池,下列说法错误的是(　　) A.X可以是银或石墨 B.Y是硫酸铜溶液 C.电子从铜电极经外电路流向X电极 D.X极上的电极反应式为Ag++e-===Ag 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 B 15 由反应2Ag++Cu===Cu2++2Ag知铜为负极,则X为正极,X材料为活动性比铜弱的金属或非金属导体,A正确;电解质溶液中应含有Ag+,B错误;在原电池中,电子从负极经外电路流向正极,C正确;Ag+在正极X上得到电子,电极反应式为Ag++e-===Ag,D正确。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 题组三　原电池电极反应式的书写 9.负载有Pt和Ag的活性炭,可选择性去除Cl-实现废酸的纯化,其工作原理如图。下列说法正确的是(　　) A.Ag作原电池正极 B.电子由Ag经活性炭流向Pt C.Pt表面发生的电极反应: O2+2H2O+4e-===4OH- D.每消耗标准状况下11.2 L的O2,最多去除1 mol Cl- 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 B 15 O2在Pt上得电子发生还原反应,Pt为正极,Ag失去电子与溶液中的Cl-反应,Ag为负极。 由分析可知,Ag失去电子与溶液中的Cl-反应生成AgCl,Ag为负极,A错误;电子由负极Ag经活性炭流向正极Pt,B正确;由题给信息知溶液为酸性,故Pt表面发生的电极反应为O2+4H++4e-===2H2O,C错误;每消耗标准状况下11.2 L的O2,即消耗0.5 mol O2,转移2 mol电子,根据Ag-e-+Cl-===AgCl可知,最多去除2 mol Cl-,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 10.一个完整的氧化还原反应方程式可以拆分,写成两个“半反应式”,一个是“氧化反应”式,一个是“还原反应”式。如2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,可以写成:氧化反应式:Cu-2e-===Cu2+;还原反应式:2Fe3++2e-===2Fe2+。 (1)根据以上信息将反应3NO2+H2O===2H++2N+NO拆分为两个“半反应式”: 氧化反应式:_____________________________________;  还原反应式: ____________________________。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 2NO2+2H2O-2e-===2N+4H+ NO2+2H++2e-===NO+H2O 15 (1)反应3NO2+H2O===2H++2N+NO中,通过分析化合价变化可知,氧化反应式为2NO2+2H2O-2e-===2N+4H+,还原反应式为NO2+2H++2e-===NO+H2O。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 15 (2)已知某一反应的“半反应式”为CH4+10OH--8e-===C+7H2O; O2+2H2O+4e-===4OH-,则总反应式为___________________________。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 CH4+2O2+2OH-===C+3H2O (2)本题已给出了两个“半反应式”,因此据氧化还原反应中得失电子数相等,将二式合并,即得总反应式:CH4+2O2+2OH-===C+3H2O。 15 [综合强化] 11.实验a:将铜片、锌片和稀硫酸组成单液原电池,铜片、锌片表面均产生气泡。实验b:将锌片在稀HgCl2溶液中浸泡几分钟,锌片表面形成锌汞合金,再与铜片、稀硫酸组成单液原电池,只有铜片表面产生气泡。下列有关说法不正确的是(　　) A.实验a中锌片表面产生气泡对应的能量转化形式是化学能转化为电能 B.实验b中铜片表面产生气泡对应的能量转化形式是化学能转化为电能 C.实验a、b中原电池总反应的离子方程式:Zn+2H+===Zn2++H2↑ D.锌片经HgCl2溶液处理后,有利于更多的化学能转化为电能 11 12 13 14 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 A 15 实验a中锌片表面产生气泡是因为锌片和稀硫酸发生氧化还原反应生成氢气,对应的能量转换形式是化学能转化为热能,A错误;实验b中铜片表面产生气泡是因为形成原电池,对应的能量转化形式是化学能转化为电能,B正确;实验a、b中形成原电池,锌片作负极,电极反应式为Zn-2e-===Zn2+,铜片作正极,电极反应式为2H++2e-===H2↑,总反应的离子方程式为Zn+2H+===Zn2++H2↑,C正确;将锌片在稀HgCl2溶液中浸泡几分钟,锌片表面形成锌汞合金,阻止锌与稀硫酸直接反应,从而有利于更多的化学能转化为电能,D正确。 11 12 13 14 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 15 12.硝酸汞和碘化钾溶液混合后会生成红色的碘化汞沉淀,为了探究硝酸汞和碘化钾溶液之间能否发生氧化还原反应,研究人员设计了如图的实验装置,结果电流表指针发生了偏转,下列分析正确的是(　　) A.如图装置的电流方向是从C1到C2 B.C1是负极,发生的反应是2I--2e-===I2 C.盐桥中的K+向C1电极移动 D.装置发生的总反应是Hg2++2I-===HgI2↓ 11 12 13 14 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 B 15 电流表指针发生偏转说明有电流形成,此装置为原电池,I-具有还原性,C1作负极,电极反应式为2I--2e-===I2,B正确;C2作正极,溶液中的Hg2+得电子,电极反应式为Hg2++2e-===Hg,发生还原反应,电流方向是从正极(C2)流向负极(C1),A错误;为保持硝酸汞溶液电荷守恒,盐桥中阳离子移向硝酸汞溶液(C2电极),C错误;装置发生的总反应为Hg2++2I-===Hg+I2,D错误。 11 12 13 14 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 15 13.某同学在做原电池原理的实验时,有如下实验步骤: ①用导线将灵敏电流表的两端分别与纯净的锌片和铜片相连接(如图1); ②把一块纯净的锌片插入盛有稀硫酸的烧杯中; ③把一块纯净的铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中; ④用导线把锌片和铜片连接起来后,再平行地 插入盛有稀硫酸的烧杯中(如图2)。 11 12 13 14 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 15 回答下列问题: (1)实验步骤①中应观察到的现象是____________________________。  (2)实验步骤②中应观察到的现象是____________________________。  (3)实验步骤③中应观察到的现象是____________________________。  (4)实验步骤④中应观察到的现象是____________________________ ______________________________。  11 12 13 14 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 电流表指针不偏转 锌片上有气泡产生 铜片上无气泡产生 铜片上有大量气泡产生,锌片 上没有气泡或有少量气泡 15 (5)通过实验步骤④该同学头脑中有了一个猜想(或假设),该猜想是 __________________________________。  (6)为了证实该猜想,该同学又设计了第⑤步实验,请简要画出第⑤步实验的装置示意图。 11 12 13 14 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 有电子从锌片经导线向铜片移动 答案:(6) 15 原电池的形成条件:a.相对活泼的金属与电解质溶液发生自发的氧化还原反应,b.有活动性不同的两个电极,c.两电极插入电解质溶液中,d.两极用导线相连形成闭合回路。①②③均没有形成原电池,④形成了原电池。 11 12 13 14 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 15 14.(1)利用反应Cu+2FeCl3===CuCl2+2FeCl2设计成如图所示的原电池,回答下列问题: 11 12 13 14 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 15 ①写出电极反应式 正极: 　 　 　　 　 　 　 　 　 　;  负极: 　 　 　　 　 　 　 　 　　。  ②图中X是　　　　,Y是　　　　　　。  ③原电池工作时,盐桥中的　　(填“阳”或“阴”)离子向X溶液方向移动。  11 12 13 14 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 2Fe3++2e-===2Fe2+ Cu-2e-===Cu2+ FeCl3 CuCl2 阳 15 (1)①该原电池中Cu作负极,电极反应式为Cu-2e-===Cu2+;石墨作正极,电极反应式为2Fe3++2e-===2Fe2+。②X溶液应为FeCl3溶液,Y溶液应为CuCl2溶液。③原电池工作时,盐桥中的阳离子向正极移动。 11 12 13 14 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 15 (2)利用反应2Cu+O2+2H2SO4===2CuSO4+2H2O可制备CuSO4,若将该反应设计为原电池,其正极反应式为　　　　　　　　　　　　　　。  11 12 13 14 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 O2+4e-+4H+===2H2O (2)Cu作负极,O2在正极上得电子:O2+4e-+4H+===2H2O。 15 15.人们应用原电池原理制作了多种电池,以满足不同 的需要。以下各种电池广泛应用于日常生活、生产和 科学技术等方面,请根据题中提供的信息填空: (1)如图1所示,杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相 等的空心铜球和空心铁球,调节杠杆并使其在水中保持 平衡,然后小心地向水槽中央滴入浓CuSO4溶液(实验过程中,不考虑铁丝反应及两球的浮力变化),一段时间后,当杠杆为绝缘体时,　　　　(填“A”或“B”,下同)端高;当杠杆为导体时,　　　　端高。  11 12 13 14 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 15 A　 B (1)当杠杆为绝缘体时,加入浓硫酸铜溶液后,铁和硫酸铜发生置换反应生成铜附着在铁表面,质量增加,因此是A端比B端高;当杠杆为导体时,加入浓硫酸铜溶液后,铁和铜构成原电池,铁的金属性强于铜,因此铁是负极失去电子,被氧化,铜是正极,溶液中的铜离子得到电子,发生还原反应析出铜,因此是A端比B端低。 11 12 13 14 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 15 (2)铁、铜、铝是生活中使用广泛的金属,FeCl3溶液常用于腐蚀印刷电路铜板,其反应的离子方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　,  若将此反应设计成原电池,则负极所用电极材料为　　　,正极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　。  11 12 13 14 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 15 2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+ 铜　 Fe3++e-===Fe2+　 (2)氯化铁溶液常用于腐蚀印刷电路铜板,离子方程式为2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+;该反应为氧化还原反应,铜发生氧化反应,作原电池的负极,正极材料只要能够导电且活动性小于铜即可,氯化铁在正极得电子发生还原反应,电极反应式:Fe3++e-===Fe2+。 11 12 13 14 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 15 (3)将铝片和铜片用导线相连,一组插入浓硝酸中,一组插入烧碱溶液中,分别形成了原电池,在这两个原电池中,负极分别为　　　　(填字母)。  A.铝片、铜片　　　　　　 B.铜片、铝片 C.铝片、铝片 D.铜片、铜片 写出插入烧碱溶液中形成原电池的负极反应式: 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　　　。  11 12 13 14 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 15 B Al+4OH--3e-===Al+2H2O (3)将铝片和铜片用导线相连,插入浓硝酸中,形成原电池,常温下,Al遇浓硝酸钝化,所以Cu作负极;将铝片和铜片用导线相连,插入烧碱溶液中,Al能和NaOH溶液反应生成NaAlO2和H2,Cu不能和NaOH溶液反应,所以Al作负极,B正确;烧碱溶液中形成原电池的负极反应式:Al+4OH--3e-===Al+2H2O。 11 12 13 14 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 15 (4)某原电池装置如图2所示,电池总反应为2Ag+Cl2===2AgCl,当电路中转移a mol电子时,交换膜左侧溶液中约减少　　　　mol离子;交换膜右侧溶液中c(HCl)　　　　(填“>”“<”或“=”)1 mol·L-1(忽略溶液体积变化)。  11 12 13 14 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 15 2a > (4)负极电极反应式为Ag-e-+Cl-===AgCl,原电池工作时,电路中转移a mol电子,则负极消耗a mol Cl-,形成闭合回路移向正极的n(H+)为a mol,所以负极区即交换膜左侧溶液中约减少2a mol离子;正极区电极反应式为Cl2+2e-===2Cl-,生成n(HCl)=a mol,所以交换膜右侧溶液c(HCl)增大,即交换膜右侧溶液c(HCl)>1 mol·L-1。 11 12 13 14 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 15 $$