4.1 一、原电池的工作原理-【重难点手册】2024-2025学年高中化学选择性必修第一册（人教版2019）

第四章 化学反应与电能 第一节 原电池 重点和难点 课标要求 1.了解锌铜原电池的原理，认识形成原电池的四个基 重点：1.原电池的工作原理。 本条件，能设计简单的原电池。 2.常见化学电源的分类、构造及原理 2.了解常见的化学电源，能运用原电池模型分析其工 难点：1.原电池思雏模型的构建。 作原理，能用电极反应式表示其中的化学反应。 2.新型电池的电极反应式的书写。 3.能根据信息书写新型电池的电极反应式」 一、原电池的工作原理 真口-01备知识梳理， 基础梳理 知识点1】 原电池工作原理的实验探究 1.实验设计与操作 司敲黑板 如图所示，用一个含电解质溶液的盐 ④ 电流计 盐桥的作用 桥将置有锌片的ZnSO,溶液和置有铜片的 盐桥 (1)盐桥中通常装有含 CuSO,溶液连接起来，然后将锌片和铜片 KC1饱和溶液的琼胶，离子可 在其中自由移动，通道过离子在 用导线连接，并在中间串联一个电流计，观Zns0溶液CuSO,溶液 盐桥中的定向移动，使两个隔 察有什么现象发生。取出盐桥，观察又有什么现象发生。 离的电解质溶液连接起来，可 2.实验现象与记录 使电流持续传导。 (1)当有盐桥存在时，电流计指针偏转，锌片逐渐溶解，铜片 (2)使用盐桥将两个半电 上有红色物质析出。 池完全隔开，使副反应的发生 (2)当取出盐桥时，电流计指针不偏转（回到零点）。 减至最低程度，有利于最大限 3.实验原理分析 度地将化学能转化为电能。 (1)当有盐桥存在时，在ZnS),溶液中，锌片逐渐溶解，即Zn [注意]选用盐桥时，应 被氧化，锌失去电子形成Z+进入溶液，从锌片上释放出的电子 注意盐桥中的电解质：①浓度 要大：②阴、阳离子迁移速率 经过导线流向铜片。CuSO,溶液中的Cu+从铜片上得到电子， 相近：③不能与两烧杯中的电 被还原成金属铜并沉积在铜片上。随着反应的进行，左边烧杯中 解质溶液发生反应。 c(Zn+)增大，右边烧杯中c(Cu+)减小，此时，盐桥中的C厂会移 向ZnSO溶液，K会移向CuSO,溶液，使左、右两个烧杯中的溶 液均保持电中性，氧化还原反应得以继续进行，从而使原电池不 222 第四章 化学反应与电能么 断地产生电流。过程表示如下： 回记方法 比子移向 原电池中的三个方向 氧化反应1 还原反应 负 锌铜 电子 电子由负极流 出，经导线流向 Zn-2e—Zn 惊儿池 流向 Cui+-2c=Cu 正极 不 断 肉子 原电池 与电子流向相 儿解质 中的三 电流 反，由正极流出， 溶液 移 个方向 方向 经导线流向负极 盐桥 离子粉 溶液中阳离于向正 (2)当取出盐桥时，由于Zn失去电子成为Zn+进入溶液，使 动方向 极移动，朋离子向 负极移动 ZnSO,溶液因Zm+增加而带正电，同时，Cu+得到电子成为金属 铜沉积在铜片上，使CuSO,溶液因S相对增加而带负电，这 P辨易错 两种因素均会阻止电子继续从锌片流向铜片，造成电流中断。 电子只能在导线中流动 4.电极反应 而不能在溶液中流动，离子只 负极：Zn一2e一Zn2+: 能在溶液中移动而不能在导 线中移动，原电池的内电路和 正极：Cu+十2e=Cu: 外电路分别通过离子的移动 总反应：Zn+Cu+-Cu+Zn2+。 和电子的流动形成闭合回路， 例①(2023·四川资阳期末)两种锌铜原电池的装置如图所 可形象地描递为“电子不厅 示，下列说法错误的是（已知：盐桥中装有含KC饱和溶液的 水，离子不上岸”。 琼胶)( )a 圆诊考策 单池原电池的缺陷（以无盐桥 锌铜原电池为例) Zn 盐桥 Cuso (1)在电池工作过程中， 溶液 由于锌片与CuS)4溶液直接 u ZnSO,溶液 CuSO溶液 接触，锌片能与CuSO,溶液 直接发生反应，断开电路并不 A.Ⅱ中盐桥的作用是形成闭合回路，平衡溶液电荷 能彻底终止反应。 B.电池工作时，Ⅱ中盐桥内C向右侧烧杯移动 (2)锌片与CuSO.溶液 C.I和Ⅱ的反应原理均为Zn十Cu+Cu十Zn 直接发生反应生成的铜附着 D.Ⅱ中盐桥可用吸有KCI饱和溶液的滤纸条代替 在锌片上，在锌片表面构成了 解析原电池中阴离子向负极移动，所以盐桥中的C1移向 微小的原电池，既加速了锌片 左侧烧杯，故B项错误。 的腐蚀，又减小了向外揄出的 答案B 电流，能量转化效率低。 知识点2原电池的组成和工作原理 1.原电池的定义：利用氧化还原反应原理，将化学能转化为 目敲黑板 电能的装置。 (1)将银棒和铜棒以如图 2.实质：将氧化还原反应的电子转移变成电子的定向移动 两种方式插入硝酸银溶液中， 即将化学能转化为电能。 两电极都是直接接触，符合原 223 国避手册高中化学选择性必修1化学反应原理®) 3.形成原电池的条件 电池的形成条件。 (1)电极材料可以是两种活动性不同的金属或其他导电的材 Ag Cu 料（如石墨等）：(2)两电极必须浸在能导电的电解质溶液或熔融 电解质中：(3)两电极之间要用导线连接（或直接接触），形成闭合 回路，两个半电池之间用盐桥连接：(4)有自发进行的氧化还原 AgNO溶液 (2)情性电极一般指石 反应。 墨、铂、金等材料，它们仅能导 4.工作原理 电，不参与电极反应 (1)电极名称：负极一电子流出的一极（通常是较活泼的金 属)：正极一—电子流入的一极（通常是较不活泼的金属或能导电的 非金属)。 刀辨易错 (2)电极反应：负极发生氧化反应，通常是电极材料或还原性 原电池反应必须是自发 气体失去电子被氧化，如Zn-2e一Zn+,H2-2e+2OH 进行的氧化还原反应，但自发 一2H2O:正极发生还原反应，通常是溶液中的阳离子或氧气等 进行的氧化还原反应并不一 氧化剂得到电子被还原，如C+十2e=Cu,O,十4e+2HO一 定是电极与电解质溶液反应， 4OH。 也可能是电极与电解质溶液 (3)电池总反应：将负极和正极的电极反应式在得失电子数 中溶解的氧气等发生反应，如 相同的情况下相加，得到的即为原电池的总反应式。 将铁与石墨用导线相连梅入 (4)电子流向：电子由负极流出，经外电路流向原电池的 食盐水中。 正极。 (5)电流方向：与电子流向相反。 (6)离子迁移：阳离子移向正极，阴离子移向负极，可记忆为 “阴移负，阳移正”。 例2(2023·湖北天门中学月考)如图是某校化学兴趣小组 回诊考策 设计的一套原电池装置，下列有关叙述正确的是( 分析原电池工作原理的 A.此装置能将电能转化为化学能 G 盐桥 关键是弄清楚氧化还原反应 B.石墨电极的电极反应式为O十 墨 的两条线索： 2H2O+4e =40H (1)负极→还原剂→失去 C.电子由石墨电极经电流计流向 盐酸 盐 电子·元素化合价升高·被 Cu电极 氧化·发生氧化反应→溶液 D.电池的总反应为2Cu+O2+4HC1一一2CuCL2+2HO 中阴离子向此电极移动。 解析该装置为原电池，能将化学能转化为电能，A项错误： (2)正极→氧化剂→得到 装置中钢失去电子被氧化，所以铜电极作负极，石墨电极作正极， 电子→元素化合价降低→被 酸性条件下石墨电极的电极反应式为O2十4H+十4e一 还原·发生还原反应→溶液 中阳离子向此电极移动。 2HO,B项错误：由上述分析可知，铜电极为负极，石墨电极为正 极，电子从负极沿导线流向正极，即由铜电极经电流计流向石墨 224 第四章 化学反应与电能么 电极，C项错误：该装置中自发进行的氧化还原反应是铜在酸溶 液中被氧气氧化生成Cu+,总反应式为2Cu+O2+4HC1 2CuCl2十2HO,D项正确。 答案D 知识点3原电池原理的应用 1.比较金属的活动性 @记方法 利用原电池原理比较金属活动性的常用依据是负极金属的 原电池中两个金属电极的 活动性一般比正极金属的强。 活动性强弱的比较方法 2.加快反应速率 (1)作负极的金属一般比 作正极的金属活泼。 形成原电池能加快化学反应速率是因为在两极之间产生了 (2)电极质量减小的金属 电势差，通过导线或两电极直接接触来传递电子，使氧化还原反 一般作负极，较活泼。 应更快地进行。如用锌与稀硫酸反应制取H2时，用粗锌比用纯 (3)有气体生成，电极质 锌反应更快，滴加少量CuSO),溶液也可以使反应速率加快。 量不断增加或不变的金属一 3.金属的腐蚀与防护 般作正极，较不活泼。 分析金属的电化学腐蚀原理和金属的防护方法（见本章第 三节)。 4.制作化学电源 制作化学电源是原电池原理最重要的应用。化学电源的工 作原理是将化学能转化为电能。 例③(2023·河北石家庄四十二中月考)现有关于M、N、P、 巴辨易错 E四种金属的下列信息： 形成原电池可加快反应 ①M+N2+—N+M+: 速率，但要注意产物量的变 ②将M,P用导线连接插入硫酸氢钠溶液中，M表面产生大 化。Zn与稀硫酸反应时加入 量气泡： 少量CuSO,溶液，当锌足量 ③将N、E用导线连接插入E的硫酸盐溶液中，电极反应为 时，不影响产生H的物质的 E++2e-E、N-2e-N2+。 量，但当稀硫酸足量时，产生 四种金属的还原性由强到弱的顺序是()。 H:的物质的量则会减少。 A.P>M>N>E B.E>N>M>P C.P>N>M>E D.E>P>M>N 解析由①可知，M为还原剂，N为还原产物，则还原性：M> N;由②可知，M为原电池的正极，则还原性：P>M:由③可知，E 为原电池的正极，N为原电池的负极，则还原性：N>E。综上可 知，四种金属的还原性强弱顺序为P>M>N>E,故A项正确。 答案A 225 重雕手细高中化学选择性必修1化学反应原理则 雨难拓展 重难点1原电池中电极的判断及电极反应式的书写 国敲黑板 1.原电池中正、负极的判断 依据各电极上的反应现 象，可以判断原电池的正、负 活泼金属一也救材料 较不活泼金 属或非余属 极。一般情况下，在稀酸或盐 判 氧化反应一电极反应一 还原反应→州 溶液作电解质溶液形成的原 为 电子流出一电子流向一 电子流入→ 为 电池中，不断溶解的电极作负 负 不新溶解 电极质量增 极 极，有气泡生成或有固体析出 质量减小、 电极现象 人或不变 的电极作正极。注意同种电 阴离子 移向 商子移向 阳离子 移向 极材料在不同电解质溶液中 2.原电池中电极反应式的书写 起到的作用不一定相同。 (1)书写电极反应式应遵循的原则 原电池的电极反应为氧化反应或还原反应，因此电极反应式 辨易错 的书写要遵循质量守恒、得失电子守恒及电荷守恒规律，两电极 一般负极参加反应表现 反应式相加得原电池的总反应式。 为电极溶解、质量减小，但不 (2)书写电极反应式的基本规则 要形成“负极参加反应，质量 ①两极得失电子数目相等， 一定减小”的错误认识。如铅 ②电极反应式常用“一一”表示，不用“→”表示。 酸蓄电池放电时，负极反应式 ③电极反应式中若有气体生成，需加“◆”，但若有固体生成， 为Pb-2e+SX-P), 不需加“￥”：电极反应式中物质的拆写遵循离子方程式中物质的 负极的质量不但不减小，反而 增大了。 拆写规则。 ④书写电极反应式时要保证电荷守恒、元素质量守恒，可根 据需要在电极反应式的某一端添加H、OH或HO。 例①请回答下列问题。 图记方法切 (1)如图所示，将铜棒和铝棒用导线连接后置于盛有稀盐酸 原电池电极反应式的书写步骤 的烧杯中，观察到的现象是 正确判断正、负凝，资板发生氧 铝棒作 极，该电极的电极反应式为 化反应，正极发生还原反应 找准电极反应物和电械反应户 物，注意电解质溶液的酸硫性 找 以及电视反应产物是否与电解 质溶液发生反应 稀盐酸 标 根据价态变化标出得失电子数 根据电荷守位和元素质量守 (2)如果将(1)中的稀盐酸换成NaOH溶液，则铝棒作 恒，适当地在方程式两边添加 配 H,OH、H,O我电解质溶流 极，该电极的电极反应式为 中的离子 (3)如果将(1)中的稀盐酸换成浓硝酸，则铝棒作 极，该电极的电极反应式为 226 第四章 化学反应与电能么 解析(1)A1、Cu和稀盐酸构成的原电池中，A1作负极，电极 回诊考策 反应式为Al一3e一A+;Cu作正极，电极反应式为2H+ 铁作原电池的负极时，氧 2一H2个。因此铝棒不断溶解变细，铜棒上有气泡产生。 化产物一般是F2-而不是 (2)A1、Cu和NaOH溶液构成的原电池中，A1作负极，电极 Fe+,电极反应式一般是Fe 反应式为A1一3e+4OH—A1O2+2HO:Cu作正极，电极 2e—Fe2+而不是Fe 反应式为2H20+2e—H2↑+2OH. 3e—Fe3+:FeCL在正极发 (3)Cū、A和浓硝酸构成的原电池中，因常温下A1遇到浓硝 生还原反应时，电极产物一般 是Fe*而不是Fe,电极反应 酸发生纯化，而C如能与浓硝酸反应失去电子，作负极，电极反应 式一般是Fe+十e一Fe。 式为Cu-2eCu+:Al作正极，电极反应式为2NO5十2e+ 4H+—2NO2↑+2H2O。 吸纠错练17 答案(1)铜棒上有气泡产生，铝棒不断溶解变细：负： 原电池的正、负极不仅与 A1-3e-AB+. 电极材料的性质有关，也与电 (2)负：A1-3e+4OH=A1O2+2HO. 解质溶液有关，则下列说法正 (3)正；2NO+2e+4H-2NO2↑+2HO。 确的是( ）。 易错点1原电池的原理及其应用中的常见错误 A.由A、Cu、浓硝酸组成 的原电池，负极的电极反应式 (1)错误地认为在溶液中有电子流动。在电解质溶液中是 为A1-3e—A 离子定向移动，在外电路中才有电子流动。 B.由Mg、Al,NaOH溶液 (2)错误地根据“异性相吸”理论，认为在原电池中阳离子 组成的原电池，负极的电极反 移向负极，阴离子移向正极。 应式为A1-3e+4OH (3)利用原电池原理比较金属的活动性时，思维不能过于教 AlO:+2H:O 条，要注意条件，特别是电解质溶液的选用。例如，同样以Mg、 C,由Fe、Cu、稀疏酸组成 A1作电极，在稀硫酸中Mg作负极，符合金属活动性顺序中的 的原电池，刚开始时负极的电极 Mg>Al,但若选用NaOH溶液作电解质溶液，作负极的金属则 反应式为Fe-3e—Fe 变为A1,不符合金属活动性顺序。 D.由Fe、Cu、FeCl溶液 (4)误认为只要是放热反应即可设计成原电池，或误认为 组成的原电池，负极的电极反 只要是氧化还原反应即可设计成原电池。 应式为Cu-2e—Cu 02关建能边提升。 题型1对盐桥原电池装置的分析 O电计盐桥装有含KNO, 饱和溶液的琼胶》 例①一定条件下，实验室利用如图所示 的装置，通过测电压求K知(AgC)。工作一段 时间后，两电极的质量均增大。下列说法正确 的是()。 KC1溶液AgNO,溶液 227 国避手细高中化学选择性必修1化学反应原理) A.右池中的银电极作负极 电势比Ag/AgCI电极的电势高0.11V。该原 B.正极反应为Ag一e一Ag 电池工作时，下列说法错误的是( C.总反应为Ag++CI—AgCI Ag/AgC1L枚 电位差计 Cu电极 D.盐桥中的NO5向右池方向移动 KCI CuSO 解析该装置图很容易让考生联想到盐桥 溶液 溶液 电池，抓住“两电极的质量均增大”进行判断， A.Ag/AgCI电极的电极反应为Ag 左池的Ag失去电子被氧化为Ag,Ag再结 e+CI=AgC】 合溶液中的CI生成AgCl:Ag一e+CI B.Cu电极作正极，发生还原反应 AgC1,即左池的银失去电子作负极；此时右池 C.盐桥中的阴离子向Cu电极移动 电解质溶液中的Ag在银电极表面得到电子被 D.CuSO)溶液中CuSO,的浓度逐渐降低 还原为Ag:Ag十e一一Ag,即右池的银电极为 题型2原电池的设计 正极：两个电极反应式相加得到总反应：Ag十 理论上，任何一个自发进行的氧化还原反 C一一AgC1Y。综上所述，A、B两项错误， 应都可以设计成原电池。 C项正确。根据“阴移负，阳移正”可判断盐桥 1.设计电路 中的O方向负极方向（即左池）移动，D项错误。 原电池的设计要满足构成原电池的四个 答泰C 条件：(1)由两种活动性不同的金属或由其他 名师食形 导电的材料作为电极材料：(2)两个电极必须 原电池的工作原理简图 浸在能导电的电解质溶液或熔融电解质中： (3)两个电极之间要用导线连接（或直接接 还原 触)，形成闭合回路：(4)有自发进行的氧化还 反应 止极反应 阳离子一· 原反应。 —闭商子 2.电极材料的选择 也解质溶液 电池的电极必须能够导电。电池中的负 [注意](1)电子流动方向：从负极流出 极材料一般能够与电解质溶液反应，容易失去 沿导线流入正极，电子不能通过电解质溶液。 电子，因此负极一般是活泼的金属材料。只有 (2)若有盐桥，盐桥中的阴离子移向负 正极和负极之间产生电势差，电子才能定向移 极区，阳离子移向正极区。 动，所以正极和负极一般不用同一种材料。 (3)若有交换膜，离子可选择性通过交 3.电解质溶液的选择 换膜，如阳离子交换膜只允许阳离子通过， 电解质溶液一般要能够与负极发生反应， 不允许阴离子通过。 或电解质溶液中溶解的其他物质（如空气中的 ◆跟踪练1(2023·浙江杭州期末)Ag/AgC 氧气)与负极发生反应。但如果两个半反应分 电极是非常稳定的参比电极，25℃时，将 别在两个容器中进行（中间连接盐桥），则左、 Ag/AgCI电极与Cu电极按如图所示的装置连 右两个容器中电极材料的金属元素一般与电 接起来构成原电池，电位差计显示Cu电极的 解质溶液中的相同。如在锌、铜和硫酸盐溶液 228 第四章化学反应与电能么 组成的原电池中，负极金属锌浸泡在含有Zn 名面支招 的电解质溶液中，而正极金属铜浸泡在含有 原电池的设计方法及常见失分点 Cu+的电解质溶液中。 (1)设计原电池的方法 例②根据氧化还原反应2Ag(aq)+ ①根据总反应分析元素化合价的变化， Cu(s)Cu+(ag)+2Ag(s)设计的原电池如 找出氧化反应和还原反应。 图所示，其中盐桥内装有含KNO,饱和溶液的 ②根据负极发生氧化反应、正极发生还 琼胶。请回答下列问题： 原反应确定原电池的正，负极。 ③结合正、负极和电极反应确定电极材料 ④ 和电解质溶液等，从而完成原电池装置的设计。 盐桥 (2)原电池装置图的常见失分，点 ①没有注明电极材料名称或化学符号。 CuSO蓉液 ②没有画出电解质溶液（或画出但没有 标注)。 (1)X电极的材料是 :电解质溶液 ③误把盐桥画成导线。 Y是 ①没有连成闭合回路。 (2)Ag电极为电池的 极，写出两 ◆跟踪练2请回答下列问题。 电极的电极反应式。 I.现有如下两个化学反应：①NaOH+ Ag电极： HCI =NaCl+HO:②Fe+HSO4 X电极： FeSO+H2↑. (3)外电路中的电子从 (填化学 (1)两个反应中属于放热反应的是 式，下同)电极流向 电极。 (填序号)。根据两个反应的原理，判断反应能 (4)盐桥内向CuSO,溶液中迁移的离子是 否设计成原电池：① ,② (均 (填序号)。 填“能”或“不能”)。如果不能，说明其原因： A.K+B.NO为 C.Ag D.SO 解析(1)由电池总反应可知，Cu发生氧 (2)根据能设计成原电池的反应选择适宜 的材料和试剂设计一个原电池。 化反应，作负极，则X为C;Ag发生还原反 ①负极材料是 ,正极材料是 应，则Y应为AgNO溶液。(2)Ag电极为电 ,电解质溶液是 池的正极，正极发生还原反应：2Ag十 ②写出正极的电极反应式： 2e—2Ag,负极(X电极)发生氧化反应： 正极发生 (填“氧化”或“还原”)反应。 Cu一2eCu2+。(3)外电路中的电子从Cu Ⅱ.(3)以Cu+2Fe+—Cu2++2Fe2+为 电极（负极）流向Ag电极（正极）。(4)X电极 反应原理设计原电池，在方框中画出能形成稳 为负极，原电池中阴离子移向负极，故盐桥内 定电流的装置图（标出电极材料、电解质溶液）。 的阴离子NO方移向CuSO溶液中。 答案(1)Cu:AgNO方溶液。(2)正： 2Ag+2e—2Ag;Cu-2eCu2+。 负极： ,电极反应式： (3)Cu:Ag。(4)B。 正极： ,电极反应式： 229 重雕点手圆高中化学选择性必修1化学反应原理) 03学业质量测评。 A基础过关练 测试时间：10分钟 液的琼脂。 1.(2023·江苏苏州实验中学月考)下列说法 请回答下列问题。 正确的是( A 盐桥 A.原电池是将化学能转化为电能的装置 Zn. B.原电池中电子流出的一极是正极，发生氧 化反应 C.原电池的两电极发生的反应均为氧化还 ZnSO溶液 CuSO,溶液 原反应 (1)Z如电极为电池的 (填“正极”或 D.原电池工作时，阳离子向负极移动 “负极”)。写出电极反应式，Zn电极： 2.(2023·四川乐山期末)用铜片、银片设计成 ,Cu电极： 如图所示的一个原电池，其中盐桥里装有含 KNO,饱和溶液的琼脂。下列说法正确的是 (2)盐桥中向CuSO,溶液中迁移的离子是 ()。 (填离子符号)。 (3)若保持原电池的总反应不变，下列替换 铜片 盐桥 银片 不可行的是 (填序号)。 A.用石墨替换Cu电极 B.用NaCI溶液替换ZnSO,溶液 Cu(N(O,)滦液AgNO,溶液 C.用稀硫酸替换CuSO,溶液 A.外电路中电子由铜片流向银片 (4)请选择适当的材料和试剂，将反应2Fe3+ B.盐桥中的NO方移向AgNO3溶液 +2I一=2Fe2++L2设计成一个原电池。 C.银片上发生的反应是Ag一e一Ag ①请填写表格。 D.电路中每转移2mol电子，正极的质量增 负极材料 负极 加108g 负极电解质溶液 3.一定量的锌粉和过量的6mol·L盐酸反 正极材料： 应，当向其中加入少量的下列物质时，既能 正极 正极电解质溶液 够加快反应速率，又不影响产生H2的总量 ②在方框内画出简单的装置示意图，并 的是( )。 标明使用的材料和试剂。 ①石墨粉②CuO③铜粉④铁粉 ⑤浓 盐酸 A.①②⑤ B.①③⑤ C.③④⑤ D.①③ 4.(2023·天津南开中学月考)如图为锌铜原 电池示意图，其中盐桥内装有含KCI饱和溶 230 第四章化学反应与电能么 ●B综合提能练 测试时间：12分钟 说法中错误的是( 1.在如图1、2所示装置中，观察到图1装置中 石墨I MnO 铜电极上产生大量无色气泡，而图2装置中 铜电极上无气泡产生，铬电极上产生大量有 八aI酸性 H,S() 溶液 溶液 色气泡。下列叙述不正确的是( 石类加 NalO NaHSO 稀硫酸 (ag) 溶液 溶液 图1 A.两个装置中石墨I和石墨Ⅲ均作负极 Cr 5t Cu B.碘元素在装置①中被氧化，在装置②中被 还原 一浓硝酸 C.装置①中MnOb电极的电极反应为 图2 MnO,+4H*+2e =Mn2+2H2O A.图1装置中Cu电极上的电极反应式为 2H++2e—H2↑ D.当装置①、②中生成等量的I时，导线上 B.图2装置中Cu电极上发生的电极反应为 通过的电子数之比为1：6 Cu-2e-Cu2+ 4.高铁电池的总反应为3Zn十2K:Fc(),+ C.图2装置中Cr电极上的电极反应式为 8H2O-3Zn (OH)2+2Fe (OH)+ NO方+e+2H+-NO2↑+HO 4KOH。图1是高铁电池的模拟实验装置： D.两个装置中，电子均由Cr电极经导线流 ④ 心流表 向Cu电极 石墨一 Zn 2.(2021·上海等级考)如图，现有一微型原电 高铁梭钾和 盐桥 氢氧化 池，含有FeC,用于除去废液中的HCOOH, 氢每化钾的 混合溶液 御溶液 向废液中通入氧气后生成H),,HCO)H与 图1 HO反应生成CO,,下列说法错误的是 (1)该电池放电时正极的电极反应式为 ()。 出气 放电过程中负极附近溶液的pH 废液· 铁月，C粉 (填“增大”、“减小”或“不变”)。 过滤板 发液 ·通人O, 盐桥中含有KCI饱和溶液，此盐桥中氯 A.负极：Fe-2e-Fe2 离子向 (填“左”或“右”)移动： B.正极：HO2+2e+2H+—2HO 电子移动方向为 C.若不通入O,则可能产生氢气 (填“由石墨到Zn”或“由Z乙n D.H)2处理废液生成二氧化碳的化学方程 到石墨”)。放电过程中每转移 式：HCOOH+HO2CO2↑+2H2O 1.5mol电子，消耗 g K2 FeO 3.(2023·浙江台州十校联盟期中)如图是利 (2)图2为高铁电池和常用的高能碱性电池 用原电池原理制取碘的两个实验装置，下列 的放电曲线，由此可得出高铁电池的优 231加快反应速率。②冷却结晶。(5)MgS),。 Cu:Cu一2eCu+;P(与装置图对应，合理即可)： [(1)由题意知，“氧化调pH”中只有铁元素的化合价 2Fe++2e—2Fe2+. 发生变化，铝元素和稀土金属元素的化合价均为+3 [(3)由“能形成稳定电流”知，题目中要求设计的装置 价，Fe+被氧化为Fe+。(2)“过滤1”所得“滤渣”为 中最好有盐桥，分析元素化合价的变化可知，C为负 Fe(OH)2和AI(OH)a,应调节的pH范围为4.7 极，比Cu活动性差的金属或非金属导体（如石墨等）作 pH<6.2,pH小于6.2是防止RE+开始沉淀。该过 正极，负极区选择含C+的溶液作为电解质溶液，正 程中AP+与OH反应生成A1(OH)3沉淀。(3)“滤 极区选择含Fε3的溶液作为电解质溶液。] 液2”中Mg+的浓度为2.7g·L.1,其物质的量浓度 【学业质量测评】 为0.1125mol·L.,由Km[(Cn Ha COO):Mg]= 基础过关练 e2(C1HCOO)·c(Mg+)可知，Mg+开始沉淀时 c(GHc00)=8”mof.L=16× 1.A 2.A[该电池的总反应为Cu+2Ag-Cu++2Ag, 108moF·L.',c(CHCX))=√16X10mdl·L.1 铜失去电子生成C+,则铜片为负极，银片为正极，电 =4.0×10mol·L.。(4)①“滤饼"的主要成分为 子通过外电路从负极流向正极，则外电路中电子由铜 (C1HaC)RE,为难溶物，加热搅拌可以加快其与 片流向银片，A项正确：原电池中阴离子向负极移动， 盐酸的反应速率。②“加热搅拌”的温度为55℃，而 故盐桥中的NO移向Cu(NO):溶液，B项错误；银 月桂酸的熔点为44℃，所以“操作X”(过滤)前，先要 片为正极，正极发生还原反应Ag+e一Ag,C项错 冷却结晶，使月桂酸变成固体。(5)“滤液2”中含有 误：电路中每转移2nmol电子，正极上生成2 mol Ag,则 MgS),MgS),可循环利用.] 正极的质量增加216g,D项错误。] 第四章化学反应与电能 3.B[加入石墨粉，Z,C、盐酸构成原电池，反应速率加 快，且不影响产生H的总量，故①正确：加入CO, 第一节原电池 C)与盐酸反应生成氯化铜，氯化铜与锌反应生成铜， 一、原电池的工作原理 Z,Cu、盐酸构成原电池，反应速率加快，但与盐酸反应 【必备知识梳理】 的锌的量减少，产生H的总量诚少，故②错误：加入铜 [纠错练1]B 粉，Zn,C山，盐酸构成原电池，反应速率加快，且不影响 【关键能力提升】 产生H的总量，故③正确：加入铁粉，Zn、Fe、盐酸构 [跟踪练]C[由题意知，该原电池中Cu电极作正 成原电池，反应速率加快，但铁可以与剩余的盐酸反应 极，发生还原反应，电极反应为Cu+十2e一Cu, 生成H,产生H的总量增多，故④错误；加人浓盐酸， Ag/AgCI电极作负极，发生氧化反应，电极反应为 氢离子浓度增大，反应速率加快，锌粉的量一定，则不 Ag一e十C一AgCL.A,B两项正确：原电池中，阴 影响产生H的总量，故⑤正确] 离子向负极移动，故该原电池工作时，盐桥中的阴离子 4.(1)负极：Zn-2eZn+:Cu++2e一Cu. 向Ag/AgCI电极移动，C项错误；该原电池工作时， (2)K+。(3)C CuSO,溶液中的Cu2+不新转化为Cu单质，故CuSO) (4)①石墨：K1溶液：石墨：FCL溶液。（合理即可） 溶液中CuS),的浓度逐渐降低，D项正确.] ②如图所示。 [跟踪练2](1)①②：不能：能：反应①是非氧化还原反 电流表 应，没有电子转移。 A (2)①铁片：石墨（合理即可）：稀硫酸。 盐桥 ②2H中+2e一H↑：还原 (3) (合理即可)： K1溶液 溶液 工工 [(3)若将Cú换成石墨，锌仍然为负极，石墨为正极，总 反应仍为Zn十C+Zm十Cu,A项不符合题意： CuCl,浴液FeCl溶液 用NaCI溶液替换ZnS),溶液，总反应仍为Zn十Cu 39 一Zn+十Cu,B项不符合题意：若将CuS),溶液换成 为原电池正极，Z为负极，正极的电极反应式为 稀硫酸，电池总反应变成Zn十2H一Zm++H◆， Fe(O+4HO十3e一Fe(OH)3+5OH:负极的电 C项符合题意。(4)在2Fe+2I一2Fe2十1中， 极反应式为Zn一2e+2OH一Zn(OH)2,负极消耗 碘元素由一1价升高到0价，厂失去电子，发生氧化反 (OH,故放电时负极附近溶液的H减小：原电池中， 应，负极电解质溶液可为K1溶液，铁元素由+3价降 阴离子移向负极，则盐桥中的C移向右侧烧杯：电子 低为十2价，F+得到电子，发生还原反应，正极电解 由负极经外电路流向正极，即由Z到石墨：根据正极 质溶液可以选FCL溶液，正、负极可用石墨作电极材 的电极反应式，放电过程中每转移1,5mol电子，消耗 料，连接导线，用盐桥形成闭合回路，组成原电池，] 的m(KFeO,)=1.5 3 mol×198g·mol1=99g.] 综合提能练 培优突破练 1.D[题图1装置中铜电极上产生大量无色气泡，分析 溶液中的离子可知，应是H在Cu电极上得到电子生 1.C[由题图可知，反应一段时间后生成了FO(OH), 成H,则Cr电极为负极，Cu电极为正极，Cu电极上 F(O(OH)不能导电，其将Fe全部覆盖，阻碍了电子的 的电极反应式为2H十2e一H↑，A项正确：题图 转移，因此Fe不能被NO方完全氧化，A项错误：在正 2装置中铜电极上无气泡产生，C:电极上产生大量有 极上NO得到电子被还原为NH,正极的电极反应 色气泡，说明Cx电极上NO方被还原生成二氧化氮气 为NO方+8e+10H一NH十3HO,B项错误：对 体，则Cu电极为负极，Cr电极为正极，负极反应式为 比方案一，二可知，F()(OH)的产生与pH升高有关， Cu一2e一Cu2+,B项正确：由B项分析可知，Cr电 C项正确：改变Fe的粒径大小，可以形成许多微小原 极上的电极反应式为NO方十e+2H+一NO,◆+ 电池，从而使NO方的去除速率加快，D项错误。 HO.C项正确：原电池外电路中电子由负极经导线流 二、化学电源 向正极，故题图1装置中，电子由C电极经导线流向 【必备知识梳理】 Cu电极，题图2装置中电子由C电极经导线流向Cr [纠错练1门C[该酸性燃料电池的正极反应式为O,十 电极，D项不正确。门 4e+4H一2HO,负极反应式为CHCH2OH- 2.B[负极发生氧化反应，Fe一2e一Fe+,A项正确： 4e+HO一CHC(O)OH十4H+,电解质溶液中的 正极上O2发生还原反应生成HO2,O十2e十2H H向正极移动，A、D两顶错误：根据正极反应式，每转 HO2,B项错误：若不通人氧气，则甲酸电离出的 移0.4mol电子，消耗0.1ol(),即标准状况下2.24L H在正极得到电子产生氢气，C项正确：HO与 O,,B项错误：根据电池的正、负极反应式可知电池的 HCOOH反应产生CO2和HO,HCOOH+HO 总反应为CH CH OH+O2一-CH COOH十HO, CO方↑十2HO,D项正确.门 C项正确。] 3.D[装置①中NI发生氧化反应，所以石墨I作负极， 【关键能力提升】 装置②中NaIO发生还原反应，NaHS),发生氧化反 [跟踪练1]A[放电时负极发生的是NaTi(P(),): 应，所以石墨Ⅲ作负极，A、B两项正确：装置①中 失去电子生成NaTi(PO))的氧化反应，A项正确：放 MnO作正极，Mn()得电子被还原，电极反应为 电时钛电极是负极，多孔活性炭电极是正极，所以C1 MnO+4H+2e一Mn++2HO,C项正确：装置 透过多孔活性炭电极向NaC/HO中迁移，B项错误： ①中碘元素由一1价升高为0价，装置②中碘元素由 放电时每转移1mol电子，理论上左侧容器中有0.5mol +5价降低为0价，根据得失电子守恒可知，装置①，② C参与反应，而不是吸收C,C项错误：充电过程中 中生成等量的1时，导线上通过的电子数之比为1：5， 多孔活性炭电极作阳极，发生C失去电子生成C的 D项错误。 氧化反应，所以NCI溶液的浓度减小，D项错误。 4.(1)F(+4HO+3e—Fe(OH)1+5OH:减小： [跟踪练2]C[原电池中电子向正极移动，A项错误： 右：由Zn到石墨：99。 质子交换膜只允许氢离子通过，H无法在碱性环境中 (2)使用时间长、工作电压稳定。 大量存在，则该原电池不能使用碱性电解液，B项错 [(1)由电池总反应可知，K:FO)发生还原反应，石墨 误：负极上C()(NH):失电子生成二氧化碳和氮气， 40