专题1 第2单元 第1课时 原电池的工作原理-【金版教程】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修1作业与测评课件PPT（苏教版2019）

专题1　化学反应与能量变化 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 预习作业 01 课时作业 02 目录 CONTENTS 预习作业 (建议用时：15分钟) 一、原电池的工作原理 1．原电池概念：利用_______________反应原理将__________能直接转化为________能的装置。 氧化还原 化学 电 预习作业 现象 锌片___________，铜片上有_________________，电流表指针发生________ 电极 Zn电极 Cu电极 电极名称 ________ ________ 得失电子 ________ ________ 电子流向 ________ ________ 反应类型 ____________ ____________ 电极反应式 ___________________ ______________________ 电池总反应式 __________________________________ 逐渐溶解 红色物质沉积 2．原电池工作原理(以铜锌原电池为例) 偏转 负极 正极 失电子 得电子 流出 流入 氧化反应 还原反应 Zn－2e－===Zn2＋ Cu2＋＋2e－===Cu Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu 预习作业 二、原电池的设计 理论上，能自发进行的________________均能设计成原电池。实际设计时应注意以下几方面。 2．内电路：将两极浸入__________溶液中，使阴、阳离子做____________。 3．闭合回路 氧化还原反应 电解质 定向运动 负极 正极 预习作业 1．下列关于原电池的叙述正确的是(　　) A．构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属 B．原电池是将化学能转化为电能的装置 C．在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极上发生还原反应 D．原电池放电时，电流的方向是从负极到正极 解析　构成原电池的正、负极可以用金属电极与非金属电极，如石墨作电极，A错误；原电池中电子流出的一极发生氧化反应，C错误；电流的方向是从正极经外电路流向负极，与电子流动的方向是相反的，D错误。 答案 解析 预习作业 答案 2．根据原电池形成的条件分析下图所示各装置，其中有电流通过的是(　　) 预习作业 3．某原电池反应的离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，下列说法正确的是(　　) A．可用硝酸作电解质溶液 B．可用锌作原电池正极 C．用铁作负极，铁的质量不变 D．可用铜作原电池正极 答案 解析 解析　由电池反应的离子方程式可知，电池的负极为铁，则正极应是比铁不活泼的金属或非金属电极，B错误，D正确；在反应中负极不断被消耗，C错误；由反应中放出了氢气并生成了Fe2＋可知，电解质溶液不可能是硝酸，A错误。 预习作业 课时作业 (建议用时：40分钟) 解析　两个装置都为原电池装置，均为化学能转化为电能的装置，A正确；根据原电池的工作原理，锌比铜活泼，锌作负极、铜作正极，铜本身不是反应物，B错误；锌作负极，电子从负极经外电路流向正极，C正确；图乙装置产生的电流在一段时间内变化不大，但图甲装置产生的电流在较短时间内就会衰减，D正确。 一、选择题(每小题只有1个选项符合题意) 1．下列有关图甲和图乙两个装置的叙述不正确的是(　　) A．甲、乙均为化学能转化为电能的装置 B．Zn和Cu既是电极材料又是反应物 C．工作过程中，电子均由Zn经导线流向Cu D．相同条件下，图乙比图甲的能量利用率高 答案 解析 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 [归纳总结]　盐桥作用 (1)连接内电路形成闭合回路。 (2)维持两电极电势差(中和电荷)，使电池能持续提供电流。 (3)提高能量转化的效率。 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2．在探究柠檬电池的工作原理时，某课外小组同学发现：当按图1所示连接一个柠檬时，二极管不发光；按图2所示连接几个柠檬时，二极管发光。下列说法不正确的是(　　) A．图1中二极管不发光，说明该装置不构成原电池 B．图2中铁环为负极、铜线为正极，负极的电极反应为Fe－2e－===Fe2＋ C．图1中二极管不发光的原因是单个柠檬电池的电压较小 D．图2中所得的电池组的总电压是各个柠檬电池的电压之和 答案 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析 解析　图1中铁环、铜线与柠檬酸构成原电池，二极管不发光是因为单个柠檬电池提供的电压较小，A错误，C正确；图2中活泼金属铁作负极，不活泼金属铜作正极，负极的电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，B正确；图2中四个柠檬电池为串联关系，所得的电池组的总电压是各个柠檬电池的电压之和，D正确。 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3．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 答案 解析 解析　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。 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 4．用铜片、银片设计成如图所示的原电池。 下列有关该原电池的叙述正确的是(　　) A．电子通过盐桥从乙池流向甲池 B．盐桥中的电解质溶液为KCl溶液 C．开始时，银片上发生的反应是Ag－e－===Ag＋ D．将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池总反应相同 答案 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析 解析　电子不能通过电解质溶液，A错误；乙烧杯中的电解质溶液为AgNO3溶液，能和KCl反应生成AgCl沉淀，堵塞盐桥，B错误；铜片是负极，银片是正极，在银片上发生的反应是Ag＋＋e－===Ag，C错误；该原电池的负极反应为Cu－2e－===Cu2＋，正极反应为2Ag＋＋2e－===2Ag，两极的反应相加得到总反应：Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag，与将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应相同，D正确。 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 [易错警示]　 电子在导线中流动而不能在溶液中通过，自由移动的离子在溶液中迁移而不能在导线中通过，即“电子不下水，离子不上岸”。 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 解析 5．某原电池的总反应为Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，下列能实现该反应的原电池是(　　) 解析　根据题述原电池的总反应可知，Cu的化合价升高，Cu作负极，电解质溶液应含有Fe3＋，另一个电极应为比Cu不活泼的金属或导电非金属，则A正确。 A B C D 电极材料 Cu、C Cu、Ag Cu、Zn Fe、Zn 电解质溶液 Fe(NO3)3(aq) FeSO4(aq) FeCl3(aq) CuSO4(aq) 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 19 6．(2023·北京市东城区高三期末)用如图装置进行实验，电流计指针偏转。下列说法不正确的是(　　) A．该装置将化学能转化为电能 B．K＋从a极经阳离子交换膜移向b极 C．工作一段时间，a极附近溶液pH会减小 D．该装置的总反应为H2＋Cl2===2HCl 答案 解析 解析　a极H2发生氧化反应，为负极；b极Cl2发生还原反应，为正极。因为H2在a极放电后消耗了OH－，K＋从a极经阳离子交换膜移向b极，与生成的Cl－形成KCl，因此总反应不是H2＋Cl2===2HCl，D错误。 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析　装置①中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应，Al失去电子作负极，装置②中Fe在浓硝酸中会发生钝化，Cu和浓硝酸反应时，Cu失去电子作负极，A、C错误；装置③中Cu作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D错误。 7．分析如图所示的三个原电池装置，其中结论正确的是(　　) A．装置①中Mg作负极，装置②③中Fe作负极 B．装置①中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋ 6e－===6OH－＋3H2↑ C．装置②中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－ ===Fe2＋ D．装置③中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑ 答案 解析 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 [方法技巧]　原电池正、负极的判断方法 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 解析 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 10．从NaHPbO2溶液中回收Pb的原电池装置如图所示。 下列说法错误的是(　　) A．a极为原电池的正极 B．溶液中Na＋从b极区迁移至a极区 C．b极区的电极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2O D．该原电池工作一段时间后，a极区溶液的pH减小 答案 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 11．图甲和图乙是双液原电池装置。由图可判断下列说法中错误的是(　　) A．图甲电池反应的离子方程式为Cd(s)＋Co2＋(aq)===Co(s)＋Cd2＋(aq) B．反应2Ag(s)＋Cd2＋(aq)===Cd(s)＋2Ag＋(aq)能够发生 C．盐桥的作用是形成闭合回路，并使两边溶液保持电中性 D．当图乙中有1 mol电子通过外电路时，正极有108 g Ag析出 答案 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析 解析　根据图甲可知，原电池中Cd为负极，Cd失电子，Co2＋得电子，所以图甲电池反应的离子方程式为Cd(s)＋Co2＋(aq)===Co(s)＋Cd2＋(aq)，金属活动性：Cd>Co，A正确；根据图乙可知，原电池中Co为负极，Co失电子，Ag＋得电子，所以图乙电池反应的离子方程式为Co(s)＋2Ag＋(aq)===2Ag(s)＋Co2＋(aq)，金属活动性：Co>Ag，则结合A中分析可知金属活动性：Cd>Co>Ag，因此反应2Ag(s)＋Cd2＋(aq)===Cd(s)＋2Ag＋(aq)不能发生，B错误；原电池放电时，盐桥中的阴、阳离子定向移动使原电池内部形成通路，从而形成闭合回路，且盐桥可以使两个烧杯中的溶液保持电中性，C正确；根据Co(s)＋2Ag＋(aq)===2Ag(s)＋Co2＋(aq)可知，当有1 mol电子通过外电路时，正极有108 g Ag析出，D正确。 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 二、非选择题 13．一种水性电解液Zn­V2O5离子选择 双隔膜电池如图所示。放电结束后对左侧电 极片进行紫外测试，可观测到在765 nm处有 一个较强的吸收峰，在615 nm处有一个肩峰， 与标准VOSO4图像吻合。(注：VOSO4可溶于 水，强碱性环境下Zn2＋最终转化为[Zn(OH)4]2－。) (1)该电池中b膜为________离子交换膜(填“阴”或“阳”)。 (2)该电池正极的电极反应式为______________________________；当电路中转移1 mol电子时，V2O5电极质量减少________ g。 答案 阴 V2O5＋2e－＋6H＋===2VO2＋＋3H2O　 91 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析 解析　Zn­V2O5电池中，Zn电极为负极， V2O5电极为正极，结合正极、负极电解质溶液 及题干所给信息，可得正极电极反应式：V2O5 ＋2e－＋6H＋===2VO2＋＋3H2O，负极电极反应 式：Zn－2e－＋4OH－===[Zn(OH)4]2－，由题图 可知，电池放电过程，浓硫酸钾溶液变为稀硫酸钾溶液，根据离子移动规律可知，钾离子通过a膜移向正极，硫酸根离子通过b膜移向负极，则b膜为阴离子交换膜；根据电极反应式可知，当转移1 mol电子时，V2O5溶解0．5 mol，则m(V2O5)＝0．5 mol×182 g·mol－1＝91 g。 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 14．依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)，设计一个最简单的原电池。 (1)在下边方框内画出实验装置图，正极为_____，电极反应式为__________ __________________；负极为_____，电极反应式为__________________________。 答案 如图所示　 Pt 2Ag＋＋2e－===2Ag Cu Cu－2e－===Cu2＋(合理即可) 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 (2)该反应还可设计成能量转化效率更高的原电池装置，如图所示： 请回答下列问题： ①电极X的材料是_____，Y的材料是_______，电解质溶液Z是____________。 ②盐桥的作用是____________________________________________________。 ③外电路中的电流是从________电极流向__________电极。 答案 Cu Ag AgNO3溶液 将两个隔离的电解质溶液连接起来，可使电流持续传导 Ag Cu 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 解析 解析　根据已知的氧化还原反应设计原电池的思路是首先将已知的反应拆成两个半反应(即氧化反应和还原反应)：Cu－2e－===Cu2＋，2Ag＋＋2e－===2Ag；然后结合原电池的电极反应特点，分析可知，该电池的负极应该用Cu作材料，正极要保证Ag＋得到负极失去的电子，一般用不能还原Ag＋的材料，可用Pt或碳棒等，电解质溶液只能用含Ag＋的电解质溶液如AgNO3溶液。在带盐桥的原电池中组成半电池时，注意电极材料与溶液中的离子一般要相对应，如Cu/Cu2＋或Ag/Ag＋。 课时作业 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 　　　　　　　　　　　　　 R 1．外电路：负极(还原性较强的金属)eq \o(――→,\s\up17(e－),\s\do15(导线))正极(比负极还原性弱的金属或导电的非金属)。 8．某学习小组的同学查阅相关资料得到氧化性：Cr2Oeq \o\al(2－,7)>Fe3＋，设计了如图所示的双液原电池。盐桥中装有含琼脂的饱和K2SO4溶液。下列叙述中正确的是(　　) A．甲烧杯的溶液中发生还原反应 B．外电路的电流方向是从a极到b极 C．电池工作时，盐桥中的SOeq \o\al(2－,4)移向甲烧杯 D．乙烧杯中的电极反应式为2Cr3＋＋7H2O－6e－===Cr2Oeq \o\al(2－,7)＋14H＋ 解析　由于氧化性：Cr2Oeq \o\al(2－,7)>Fe3＋，即Cr2Oeq \o\al(2－,7)可以将Fe2＋氧化为Fe3＋，故在原电池中，Fe2＋失电子被氧化，则a极为负极；Cr2Oeq \o\al(2－,7)得电子被还原，则b极为正极。Fe2＋失电子被氧化，即甲烧杯的溶液中发生氧化反应，A错误；外电路中电流由正极流向负极，即由b极流向a极，B错误；原电池中，阴离子移向负极，则SOeq \o\al(2－,4)移向甲烧杯，C正确；乙烧杯中Cr2Oeq \o\al(2－,7)得电子被还原，则电极反应式为Cr2Oeq \o\al(2－,7)＋6e－＋14H＋===2Cr3＋＋7H2O，D错误。 9．依据Cd＋Hg2SO4===2Hg＋Cd2＋＋SOeq \o\al(2－,4)反应原理，设计出韦斯顿标准电池，其简易装置如图。下列有关该电池的说法正确的是(　　) A．电池工作时Cd2＋向电极B移动 B．电极A上发生的反应为Hg2SO4＋2e－===2Hg＋SOeq \o\al(2－,4) C．电极B上发生还原反应 D．反应中每生成a mol Hg转移2a mol电子 解析　依据反应Cd＋Hg2SO4===2Hg＋Cd2＋＋SOeq \o\al(2－,4)可知，Cd失去电子发生氧化反应，电极B为负极，电极A为正极。电池工作时Cd2＋向正极移动，即向电极A移动，A错误；电极A是原电池的正极，该电极上发生的反应为Hg2SO4＋2e－===2Hg＋SOeq \o\al(2－,4)，B正确；电极B是原电池的负极，该电极上发生失电子的氧化反应，电极反应式为Cd－2e－===Cd2＋，C错误；反应中每生成a mol Hg转移a mol电子，D错误。 解析　 a极为正极，A正确；在原电池中，阳离子由负极向正极移动，则溶液中Na＋从b极区迁移至a极区，B正确；b极为负极，b极区H2失电子生成水，C正确；a极区发生的反应为HPbOeq \o\al(－,2)＋2e－＋H2O===Pb＋3OH－，故一段时间后，a极区溶液的pH增大，D错误。 12．(2023·岳阳市高三教学质量检测)科学家最近发明了一种Al­PbO2电池，通过x和y两种离子交换膜隔成M、R、N三个区域(a>b)，三个区域的电解质分别为K2SO4、H2SO4、KOH中的一种，结构如图所示。下列说法错误的是(　　) A．放电时，R区域的电解质浓度逐渐增大 B．放电时，PbO2电极反应：PbO2＋2e－＋SOeq \o\al(2－,4)＋4H＋===PbSO4＋2H2O C．M区域电解质为KOH，且放电时K＋通过x膜移向R区域 D．消耗1．8 g Al时，N区域电解质溶液减少9．6 g 解析　从图中可知原电池工作时负极发生反应：Al－3e－＋4OH－===AlOeq \o\al(－,2)＋2H2O，消耗OH－，K＋向正极移动；正极反应：PbO2＋2e－＋4H＋＋SOeq \o\al(2－,4)===PbSO4＋2H2O，正极消耗H＋和SOeq \o\al(2－,4)，阴离子向负极移动；则x是阳离子交换膜，y是阴离子交换膜，则M区域为KOH，R区域为K2SO4，N区域为H2SO4。消耗1．8 g Al，转移电子0．2 mol，N区域消耗0．4 mol H＋，0．1 mol SOeq \o\al(2－,4)，同时有0．1 mol SOeq \o\al(2－,4)移向R区域，则相当于减少0．2 mol H2SO4，同时生成0．2 mol H2O，则N区域实际减少质量为0．2 mol×98 g/mol－0．2 mol×18 g/mol＝16 g，D错误。 $$