2.2.2 化学反应能量转化的重要应用 -【帮课堂】2024-2025学年高一化学同步学与练（鲁科版2019必修第二册）

第2章 化学键 化学反应规律 第二节 化学反应与能量转化 第2课时 化学反应能量转化的重要应用——化学电池 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1.能辨识和判断原电池的构成要素。 2.理解原电池的概念及工作原理，能正确判断原电池的正、负极。 3.会设计简单的原电池。能正确书写简单化学电源的电极反应式。 重点：原电池的判断和工作原理。 难点：原电池电极反应式的书写和计算。 一、原电池的工作原理 1．原电池的定义 原电池是一种利用 反应将化学能直接转化成 的装置。 2．初识氢氧燃料电池 如图是一个简易的氢氧燃料电池的实验装置示意图。用图a装置电解获得氢气和氧气，再按图b所示连接装置进行实验。 (1)在图b所示装置中，氧化反应与还原反应分别在两个不同的区域进行，其中氢气分子中的氢原子在左侧石墨电极上失去电子，氢气作为电池的负极反应物；氧气分子中的氧原子在右侧石墨电极上得到电子，氧气作为电池的正极反应物。稀硫酸中存在的自由移动的离子起到传导电荷的作用，导线起到传导电子的作用。 (2)物理学认为，在一个有电源的闭合回路中，产生电流的原因是电源给用电器提供了电势差。简易氢氧燃料电池能够给用电器提供电势差，是由于在两个石墨电极上有得失电子能力不同的物质——氢气和氧气；当形成闭合回路时，便会产生电流。 (3)工作原理 原电池的基本工作原理是：还原剂和氧化剂分别在两个不同的区域发生 和还原反应，并通过能导电的物质形成闭合回路产生电流。其中，还原剂(如氢气)在负极上失去电子，是负极反应物；氧化剂(如氧气)在正极上得到电子，是正极反应物；电极材料(如石墨电极)通常是能够导电的固体。此外，还要有能传导电荷的电解质(如稀硫酸)作为离子导体；而导线则作为电子导体，起到传导电子形成闭合回路的作用。 3．原电池的构成要素 (1)一个反应： 反应； (2)两个电极：相对活泼的金属做 ，相对不活泼的金属或能导电的非金属做 ； (3)两个导体：能提供自由移动的离子的电解质溶液作为 ；用 (即导线)连接成闭合回路。 4．原电池的工作原理 工作过程中电解质溶液中阳离子向 移动，阴离子向 移动，与外电路构成闭合回路。 5．原电池正负极判断 【特别提醒】一般而言，原电池负极金属活泼性大于正极金属，但也有特例，如Mg-Al-NaOH(aq)原电池中，Mg做正极，Al做负极；Fe-Cu-浓HNO3原电池中，Fe做正极，Cu做负极。 二、设计原电池 1．设计原电池的基本思路 以Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑为例说明。 (1)将氧化还原反应分成两部分，负极反应为 ：还原剂－ne－===氧化产物；正极反应为 ：氧化剂＋ne－===还原产物。 实例：负极反应为Zn－2e－===Zn2＋；正极反应为2H＋＋2e－===H2↑。 (2)选择正负极材料和离子导体，以电极反应为依据，根据原电池的工作原理确定电极材料和离子导体。通常，还原剂为 ，氧化剂为离子导体中某种阳离子，正极材料比负极材料的活动性弱或使用石墨做电极。 (3)画出原电池的装置简图。 2．锌铜原电池工作原理 实验装置 现象 锌片 ，铜片上有 ，电流表指针 结论 导线中有 ， 能转化为 能 解释 锌失电子发生 形成Zn2＋进入溶液：Zn－2e－===Zn2＋(填电极反应式)，锌片上的电子沿导线流向铜片 溶液中的H＋从铜片上得电子发生 生成H2逸出：2H＋＋2e－===H2↑(填电极反应式) 三、原电池原理的其他应用 1．比较金属的活动性强弱 (1)原理：一般原电池中活动性较强的金属做 ，活动性较弱的金属做 。 (2)应用：A、B两种金属用导线连接后插入稀H2SO4中，若A极溶解，B极上冒气泡，则活动性：A＞B。 2．加快化学反应 (1)原理：在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，溶液中的微粒运动时相互间的干扰小，使化学反应加快。 (2)应用：实验室中用Zn和稀H2SO4制取H2时，通常滴入几滴CuSO4溶液，原因是Zn与置换出的Cu构成原电池，加快了反应的进行。 3．设计原电池 (1)首先将氧化还原反应分成两个半反应。 (2)根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。 四、常见的化学电源 1．一次电池 (1)特点：电池放电后不能充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)，如锌锰干电池属于一次电池。 (2)锌锰干电池的构造如图所示。 ①锌筒为 ，电极反应是Zn－2e－===Zn2＋。 ②石墨棒为 ，最终被还原的物质是二氧化锰。 ③NH4Cl糊的作用是作 。 2．二次电池(充电电池) (1)特点：二次电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。 (2)能量转化：化学能电能 (3)常见的充电电池：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池。 (4)铅酸蓄电池是一种常见的二次电池，其放电过程表示如下： Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O ① 是Pb， 是PbO2，电解质溶液是H2SO4溶液。 ②放电反应原理 负极反应式是Pb＋SO－2e－===PbSO4 ； 正极反应式是PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O ； 放电过程中，负极质量的变化是 ，H2SO4溶液的浓度 。 ③充电反应原理 阴极(还原反应)反应式是 PbSO4＋2e－===Pb＋SO ； 阳极(氧化反应)反应式是PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO ； 充电时，铅蓄电池正极与直流电源正极相连，负极与直流电源负极相连。即“负极接负极，正极接正极”。 铅酸蓄电池的充电过程与其放电过程相反。 3．燃料电池 （1）特点：①反应物储存在电池外部；②能量转换效率高、清洁、安全；③供电量易于调节。 （2）燃料电池常用的燃料有： 等；常用氧化剂： 。 （3）燃料电池电极反应式的书写 ①写出电池总反应式 燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加合后的反应。甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的总反应为CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。 ②写出电池的正极反应式 无论负极燃料是H2还是含碳燃料(CO、CH4、CH3OH、C4H10、C2H5OH……)，正极一般都是O2发生还原反应，若在碱性条件下，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，若在酸性条件下，正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 ③写出电池的负极反应式 负极反应式＝总反应式－正极反应式。 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)所有的化学反应均能设计成原电池。(　　) (2)原电池的负极金属一定比正极金属活泼。(　　) (3)原电池的负极一定发生氧化反应。(　　) (4)原电池工作时，电子通过电解质溶液由正极移向负极。(　　) (5)原电池工作时，正极一定产生气体。(　　) (6)原电池中化学能全部转变为电能。(　　) (7)原电池的两极只能用金属材料。(　　) 2．将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是(　　) A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生 B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极 C．两烧杯中溶液的c(H＋)均减小 D．铜片上产生气泡的速率甲比乙慢 3．如图为番茄电池，下列说法中正确的是(　　) A．一段时间后，锌片质量会变小 B．铜片附近会出现蓝色 C．电子由铜片通过导线流向锌片 D．锌片是该电池的正极 ►问题一 原电池的判断 【典例1】下列装置能构成原电池的是(连接两个电极的均是金属导线)(　　) 【变式1-1】将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是(　　) A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生 B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极 C．两烧杯中溶液的c(H＋)均减小 D．铜片上产生气泡的速率甲比乙慢 【变式1-2】如图所示，两电极一极为碳棒，一极为铁片，若电流表的指针发生偏转，且a极上有大量气泡生成，则以下叙述正确的是(　　) A．a为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸 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，烧杯中的溶液为硫酸 D．b为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液 ►问题二 原电池的工作原理 【典例2】下列关于原电池的叙述中，不正确的是(　　) A．原电池的负极发生的反应是氧化反应 B．原电池的正极上发生的反应为还原反应 C．原电池电解质溶液中阳离子移向负极，阴离子移向正极 D．原电池中电子流入的极一定是正极 【变式2-1】如图所示，a的金属活动性在氢之前，b为碳棒。关于该装置的说法中，正确的是(　　) A．a极上发生还原反应，b极上发生氧化反应 B．碳棒上有气体逸出，溶液中c(H＋)增大 C．导线上有电流，电流方向a→b D．反应后a极质量减小 【变式2-2】如图是原电池示意图。当该电池工作时，下列描述不正确的是(　　) A．溶液由无色逐渐变为蓝色 B．铜片表面有气泡 C．电流表指针发生偏转 D．锌是负极，其质量逐渐减小 ►问题三 原电池的设计 【典例3】某原电池的离子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该原电池正确的组成是(　　) 选项 正极 负极 电解质溶液 A Fe Zn HCl B Zn Cu H2SO4 C Ag Zn CuSO4 D C Zn ZnCl2 【变式3-1】利用下列化学反应能设计成原电池的是(　　) A．CH4＋2O2CO2＋2H2O B．CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O C．Na2O＋H2O===2NaOH D．Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O 【变式3-2】利用离子反应“Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋”设计原电池，下列设计不合理的是(　　) ①铜片、铁片、FeCl3溶液组成的原电池 ②石墨、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池 ③铁片、锌片、Fe2(SO4)3溶液组成的原电池 ④银片、铁片、Fe(NO3)2溶液组成的原电池 A．①② B．②③ C．③④ D．②④ ►问题四 常见的化学电源 【典例4】某普通锌锰干电池的结构如图所示。下列说法正确的是(　　) A．锌筒是原电池的正极 B．石墨电极上发生氧化反应 C．铵根离子流向石墨电极 D．电子经石墨电极沿电解质溶液流向锌筒 【变式4-1】有关下列四个常用电化学装置的叙述中，正确的是(　　) 图Ⅰ碱性锌锰电池 图Ⅱ铅－硫酸蓄电池 图Ⅲ原电池 图Ⅳ银锌纽扣电池 A.图Ⅰ所示电池中，MnO2的作用是作催化剂 B．图Ⅱ所示电池放电过程中，硫酸浓度不断增大 C．图Ⅲ所示装置工作过程中，电解质溶液中Cu2＋浓度始终不变 D．图Ⅳ所示电池中，Ag2O是氧化剂，电池工作过程中被还原为Ag 【变式4-2】燃料电池是燃料(如CO、H2、CH4等)跟氧气(或空气)起反应将化学能转变为电能的装置，若电解质溶液是强碱溶液，下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是(　　) A．负极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B．负极反应式：CH4＋8OH－－8e－===CO2＋6H2O C．随着放电的进行，溶液的氢氧根浓度不变 D．放电时溶液中的阴离子向负极移动 ►问题五 原电池的应用 【典例5】A、B、C都是金属，B中混有C时，只有C能被盐酸溶解；A、B与稀硫酸组成原电池时，A为电池的正极。A、B、C三种金属的活动性顺序为(　　) A．A＞B＞C B．A＞C＞B C．C＞B＞A D．B＞C＞A 【变式5-1】有a、b、c、d四个金属电极，有关的反应装置图及部分反应现象如下： a极质量减小，b极质量增大 b极有气泡产生，c极无变化 d极溶解，c极有气泡产生 电流从a极流向d极 则这四种金属的活动性由强到弱的顺序是(　　) A．a>b>c>d　　　　　　　　 B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a>b>d>c 【变式5-2】．X、Y、Z、W四种金属片在稀盐酸中，用导线连接，可以组成原电池，实验结果如图所示： 则四种金属的活泼性由强到弱的顺序为(　　) A．Z>Y>X>W　　　　　 B．Z>X>Y>W C．Z>Y>W>X D．Y>Z>X>W ►问题六 原电池的综合考查 【典例6】a、b的活动性均比氢强，a还可以从b的硝酸盐中置换出b。将a、b用导线相连放入CuSO4溶液中，下列叙述中不正确的是(　　) A．导线上有电流，电流方向由b到a B．a极质量减少，b极质量增加 C．b棒上析出氢气 D．a棒发生氧化反应，b棒发生还原反应 【变式6-1】我国在太阳能光电催化－化学耦合分解硫化氢研究中获得新进展，相关装置如图所示。下列说法正确的是(已知质子交换膜只允许H＋通过)(　　) A．该制氢工艺中光能最终转化为化学能 B．该装置工作时，H＋由b极区流向a极区 C．a极上发生的电极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋ D．a极区需不断补充含Fe3＋和Fe2＋的溶液 【变式6-2】固体氧化物燃料电池是以固体氧化锆－氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许O2－在其间通过。该电池的工作原理如下图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是(　　) ①多孔电极a为负极 ②a极对应的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ ③b极的电极反应式为H2－2e－＋O2－===H2O ④该电池的总反应式为2H2＋O22H2O A．①② B．②④ C．②③ D．③④ 1．下列我国科技创新的产品设备在工作时由化学能转化成电能的是 A．火箭使用的液氧煤油发动机 B．北斗导航卫星的太阳能电池板 C．位于江苏的海上风力电动机 D．由橙子制成的简易电池 2．下列装置能构成原电池的是 A． B． C． D． 3．下列关于化学反应与能量变化的说法正确的是 A．所示装置可将化学能转化为电能 B．电池电子从镁电极流向铝电极 C．所示的锌锰干电池中发生还原反应 D．所示装置可验证金属活动性： 4．下列关于化学反应与能量变化的说法正确的是 A．所示装置可将化学能转化为电能 B．电池电子从镁电极流向铝电极 C．所示的锌锰干电池中发生还原反应 D．所示装置可验证金属活动性： 5．根据Zn+Cu2+=Zn2++Cu的反应原理所设计原电池装置，正确的是（    ） A． B． C． D． 6．汽车的启动电源常用铅酸蓄电池，其结构如图所示。放电时的电池反应：PbO2 + Pb + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O。下列说法中，正确的是    A．Pb作电池的负极 B．PbO2作电池的负极 C．PbO2得电子，被氧化 D．电池放电时，溶液酸性增强 7．图为某原电池装置，下列有关说法正确的是 A．锌片的质量不变 B．锌片是原电池的负极 C．锌片发生了还原反应 D．负极发生反应 8．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的材料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，电子流出的一极是正极 D．原电池工作时，正极发生氧化反应 9．“科学素养，从小培养”，一款深受孩子喜爱的“盐水小汽车”的结构和原理如图所示。下列说法正确的是 A．Mg片做电池的正极 B．空气中的氧气得到电子 C．化学能可直接转化为动能 D．溶液中的向石墨片移动 10．某同学根据化学反应，并利用实验室材料制作原电池。下列关于该原电池组成的说法正确的是 选项 A B C D 正极 石墨棒 铁棒 铁棒 铜棒 负极 铁棒 铜棒 石墨棒 铁棒 电解质溶液 溶液 溶液 溶液 稀硫酸 11．某一同学根据离子反应方程式 2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋来设计原电池。下列设计方案中可行的是 A．电极材料为铁和铜，电解质溶液为 FeCl3 溶液 B．电极材料为铁和石墨，电解质溶液为 FeCl2 溶液 C．电极材料为铁和锌，电解质溶液为 FeCl3 溶液 D．电极材料为石墨，电解质溶液为 FeCl3 溶液 12．原电池原理的发现和各种电池装置的发明，改变了人们的生活方式。对如图所示的甲、乙两装置，下列分析正确的是 A．甲、乙均能将化学能转化为电能 B．甲、乙中铜片上均有气泡产生 C．甲、乙中铜片上均发生氧化反应 D．甲、乙中均能发生的反应是Zn+2H+=Zn2++H2↑ 13．下列关于如图所示转置的叙述中，正确的是 A．该装置将电能转变为化学能 B．在铜片表面被氧化 C．电子从片经导线流向片 D．为原电池的负极 14．下列物质的组合中能使电流计指针明显偏转的是 选项 M N P A Fe Fe 稀盐酸 B Fe Cu 酒精 C 石墨 Ag AgNO3溶液 D Cu Zn 稀硫酸 15．有A、B、C、D四种金属浸入稀H2SO4溶液中，用导线两两连接分别组成原电池。A、D相连，A为负极；A、B相连，电流由A经外电路流向B；C、D相连，C极上有大量气体产生。则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为 A．C>D>B>A B．A>B>C>D C．B>A>D>C D．A>B>D>C 16．根据原电池原理，下列有关如图装置的说法正确的是 A．若a为Ag，b为Cu，c为硫酸铜溶液，则a电极有红色固体析出 B．若a为Zn，b为Cu，c为稀硫酸，则b电极发生氧化反应 C．若a为Zn，b为Ag，c为硫酸铜溶液，每转移0.2mol电子，b电极质量增加6.4g D．若a为Fe，b为Cu，c为浓硝酸，则负极发生的电极反应式为 17．常见锌锰干电池的构造如下图所示，该电池放电时的电池总反应方程式为：Zn + 2MnO2 + 2 = Zn2+ + Mn2O3 + 2NH3 + H2O，下列说法错误的是    A．该电池属于一次电池 B．电池正极反应式为：2MnO2＋2＋2e－=Mn2O3＋2NH3＋H2O C．电池工作时，电子从锌筒经糊流向石墨棒 D．外电路中每通过0.1 mol电子，锌的质量理论上减小3.25g 18．某课外小组自制的氢氧燃料电池如图所示，a、b均为惰性电极。下列叙述中不正确的是 A．a极是负极，该电极上发生氧化反应 B．b极反应式是O2+4OH--4e-=2H2O C．总反应方程式为2H2+O2=2H2O D．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 19．氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理示意图如图。    下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是 A．该电池工作时电能转化为化学能 B．O2在b电极上发生还原反应 C．外电路中电子由电极b通过导线流向电极a D．氢氧燃料电池不属于绿色电源 20．常见的锌锰干电池构造示意图如图所示，下列说法不正确的是 A．该电池属于一次电池 B．电池工作时，锌筒作负极，电极反应式为Zn-2e−=Zn2+ C．电池工作时，电子由锌筒流出经过外电路流向石墨棒 D．电池工作时，电能转化为化学能 ( 6 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第2章 化学键 化学反应规律 第二节 化学反应与能量转化 第2课时 化学反应能量转化的重要应用——化学电池 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1.能辨识和判断原电池的构成要素。 2.理解原电池的概念及工作原理，能正确判断原电池的正、负极。 3.会设计简单的原电池。能正确书写简单化学电源的电极反应式。 重点：原电池的判断和工作原理。 难点：原电池电极反应式的书写和计算。 一、原电池的工作原理 1．原电池的定义 原电池是一种利用氧化还原反应将化学能直接转化成电能的装置。 2．初识氢氧燃料电池 如图是一个简易的氢氧燃料电池的实验装置示意图。用图a装置电解获得氢气和氧气，再按图b所示连接装置进行实验。 (1)在图b所示装置中，氧化反应与还原反应分别在两个不同的区域进行，其中氢气分子中的氢原子在左侧石墨电极上失去电子，氢气作为电池的负极反应物；氧气分子中的氧原子在右侧石墨电极上得到电子，氧气作为电池的正极反应物。稀硫酸中存在的自由移动的离子起到传导电荷的作用，导线起到传导电子的作用。 (2)物理学认为，在一个有电源的闭合回路中，产生电流的原因是电源给用电器提供了电势差。简易氢氧燃料电池能够给用电器提供电势差，是由于在两个石墨电极上有得失电子能力不同的物质——氢气和氧气；当形成闭合回路时，便会产生电流。 (3)工作原理 原电池的基本工作原理是：还原剂和氧化剂分别在两个不同的区域发生氧化反应和还原反应，并通过能导电的物质形成闭合回路产生电流。其中，还原剂(如氢气)在负极上失去电子，是负极反应物；氧化剂(如氧气)在正极上得到电子，是正极反应物；电极材料(如石墨电极)通常是能够导电的固体。此外，还要有能传导电荷的电解质(如稀硫酸)作为离子导体；而导线则作为电子导体，起到传导电子形成闭合回路的作用。 3．原电池的构成要素 (1)一个反应：氧化还原反应； (2)两个电极：相对活泼的金属做负极，相对不活泼的金属或能导电的非金属做正极； (3)两个导体：能提供自由移动的离子的电解质溶液作为离子导体；用电子导体(即导线)连接成闭合回路。 4．原电池的工作原理 工作过程中电解质溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，与外电路构成闭合回路。 5．原电池正负极判断 【特别提醒】一般而言，原电池负极金属活泼性大于正极金属，但也有特例，如Mg-Al-NaOH(aq)原电池中，Mg做正极，Al做负极；Fe-Cu-浓HNO3原电池中，Fe做正极，Cu做负极。 二、设计原电池 1．设计原电池的基本思路 以Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑为例说明。 (1)将氧化还原反应分成两部分，负极反应为氧化反应：还原剂－ne－===氧化产物；正极反应为还原反应：氧化剂＋ne－===还原产物。 实例：负极反应为Zn－2e－===Zn2＋；正极反应为2H＋＋2e－===H2↑。 (2)选择正负极材料和离子导体，以电极反应为依据，根据原电池的工作原理确定电极材料和离子导体。通常，还原剂为负极材料，氧化剂为离子导体中某种阳离子，正极材料比负极材料的活动性弱或使用石墨做电极。 (3)画出原电池的装置简图。 2．锌铜原电池工作原理 实验装置 现象 锌片不断溶解，铜片上有气泡产生，电流表指针发生偏转 结论 导线中有电流通过，化学能转化为电能 解释 锌失电子发生氧化反应形成Zn2＋进入溶液：Zn－2e－===Zn2＋(填电极反应式)，锌片上的电子沿导线流向铜片 溶液中的H＋从铜片上得电子发生还原反应生成H2逸出：2H＋＋2e－===H2↑(填电极反应式) 三、原电池原理的其他应用 1．比较金属的活动性强弱 (1)原理：一般原电池中活动性较强的金属做负极，活动性较弱的金属做正极。 (2)应用：A、B两种金属用导线连接后插入稀H2SO4中，若A极溶解，B极上冒气泡，则活动性：A＞B。 2．加快化学反应 (1)原理：在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，溶液中的微粒运动时相互间的干扰小，使化学反应加快。 (2)应用：实验室中用Zn和稀H2SO4制取H2时，通常滴入几滴CuSO4溶液，原因是Zn与置换出的Cu构成原电池，加快了反应的进行。 3．设计原电池 (1)首先将氧化还原反应分成两个半反应。 (2)根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。 四、常见的化学电源 1．一次电池 (1)特点：电池放电后不能充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)，如锌锰干电池属于一次电池。 (2)锌锰干电池的构造如图所示。 ①锌筒为负极，电极反应是Zn－2e－===Zn2＋。 ②石墨棒为正极，最终被还原的物质是二氧化锰。 ③NH4Cl糊的作用是作电解质溶液。 2．二次电池(充电电池) (1)特点：二次电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。 (2)能量转化：化学能电能 (3)常见的充电电池：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池。 (4)铅酸蓄电池是一种常见的二次电池，其放电过程表示如下： Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O ①负极是Pb，正极是PbO2，电解质溶液是H2SO4溶液。 ②放电反应原理 负极反应式是Pb＋SO－2e－===PbSO4 ； 正极反应式是PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O ； 放电过程中，负极质量的变化是增大，H2SO4溶液的浓度减小。 ③充电反应原理 阴极(还原反应)反应式是 PbSO4＋2e－===Pb＋SO ； 阳极(氧化反应)反应式是PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO ； 充电时，铅蓄电池正极与直流电源正极相连，负极与直流电源负极相连。即“负极接负极，正极接正极”。 铅酸蓄电池的充电过程与其放电过程相反。 3．燃料电池 （1）特点：①反应物储存在电池外部；②能量转换效率高、清洁、安全；③供电量易于调节。 （2）燃料电池常用的燃料有：氢气、甲烷、乙醇等；常用氧化剂：氧气。 （3）燃料电池电极反应式的书写 ①写出电池总反应式 燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加合后的反应。甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的总反应为CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。 ②写出电池的正极反应式 无论负极燃料是H2还是含碳燃料(CO、CH4、CH3OH、C4H10、C2H5OH……)，正极一般都是O2发生还原反应，若在碱性条件下，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，若在酸性条件下，正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 ③写出电池的负极反应式 负极反应式＝总反应式－正极反应式。 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)所有的化学反应均能设计成原电池。(　　) (2)原电池的负极金属一定比正极金属活泼。(　　) (3)原电池的负极一定发生氧化反应。(　　) (4)原电池工作时，电子通过电解质溶液由正极移向负极。(　　) (5)原电池工作时，正极一定产生气体。(　　) (6)原电池中化学能全部转变为电能。(　　) (7)原电池的两极只能用金属材料。(　　) 【答案】(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)×　(7)× 2．将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是(　　) A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生 B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极 C．两烧杯中溶液的c(H＋)均减小 D．铜片上产生气泡的速率甲比乙慢 【答案】C 【解析】甲构成原电池，铜片表面有气泡产生，乙不能构成原电池，铜片表面无气泡产生，也不做正极。形成原电池会加快反应速率，故甲中产生气泡的速率较快；甲、乙两烧杯中H＋均参加反应，c(H＋)均减小。 3．如图为番茄电池，下列说法中正确的是(　　) A．一段时间后，锌片质量会变小 B．铜片附近会出现蓝色 C．电子由铜片通过导线流向锌片 D．锌片是该电池的正极 【答案】A 【解析】番茄电池中锌片是负极，铜片是正极，负极锌片会失去电子而溶解，质量减小，A项正确、D项错误；铜片是正极，电子由负极锌片流向正极铜片，C项错误；铜片附近不会出现蓝色，B项错误。 ►问题一 原电池的判断 【典例1】下列装置能构成原电池的是(连接两个电极的均是金属导线)(　　) 【答案】D 【解析】A中两极金属活泼性相同；B中无电解质溶液；C中没构成闭合回路。 【变式1-1】将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是(　　) A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生 B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极 C．两烧杯中溶液的c(H＋)均减小 D．铜片上产生气泡的速率甲比乙慢 【答案】C 【解析】甲构成原电池，铜片表面有气泡产生，乙不能构成原电池，铜片表面无气泡产生，也不做正极。形成原电池会加快反应速率，故甲中产生气泡的速率较快；甲、乙两烧杯中H＋均参加反应，c(H＋)均减小。 【变式1-2】如图所示，两电极一极为碳棒，一极为铁片，若电流表的指针发生偏转，且a极上有大量气泡生成，则以下叙述正确的是(　　) A．a为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸 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，烧杯中的溶液为硫酸 D．b为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液 【答案】C 【解析】Fe、C形成的原电池中，负极铁失去电子，变成Fe2＋，由于a极上有大量气泡生成，所以正极(C)的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，故a为正极，是碳棒；b为负极，是铁片；电解质溶液为硫酸。 ►问题二 原电池的工作原理 【典例2】下列关于原电池的叙述中，不正确的是(　　) A．原电池的负极发生的反应是氧化反应 B．原电池的正极上发生的反应为还原反应 C．原电池电解质溶液中阳离子移向负极，阴离子移向正极 D．原电池中电子流入的极一定是正极 【答案】C 【解析】原电池的负极失去电子被氧化，发生氧化反应，A正确；原电池正极上物质得电子，发生还原反应，B正确；在原电池电解质溶液中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，C错误；原电池放电时，电子转移的方向是从负极沿导线流向正极，所以正极为电子流入的电极，D正确。 【变式2-1】如图所示，a的金属活动性在氢之前，b为碳棒。关于该装置的说法中，正确的是(　　) A．a极上发生还原反应，b极上发生氧化反应 B．碳棒上有气体逸出，溶液中c(H＋)增大 C．导线上有电流，电流方向a→b D．反应后a极质量减小 【答案】D　 【解析】a金属可与稀硫酸反应，a为原电池的负极，a极失电子发生氧化反应，b为正极，发生还原反应，A不正确，D正确；溶液中的H＋在b极上得电子生成氢气，c(H＋)减小，B不正确；导线中电子流向为a→b，所以导线中电流方向为b→a。 【变式2-2】如图是原电池示意图。当该电池工作时，下列描述不正确的是(　　) A．溶液由无色逐渐变为蓝色 B．铜片表面有气泡 C．电流表指针发生偏转 D．锌是负极，其质量逐渐减小 【答案】A 【解析】Zn的活泼性大于Cu，则Zn为负极，Cu为正极，Cu不能反应生成Cu2＋，所以溶液不会变为蓝色，故A错误；Cu为正极，H＋在Cu电极上得电子生成氢气，所以铜片表面有气泡产生，故B正确；在该原电池中，Zn失去电子，电子由Zn片经导线流向Cu片，电流表指针发生偏转，故C正确；Zn为负极，Zn失去电子生成Zn2＋，其质量逐渐减小，故D正确。 ►问题三 原电池的设计 【典例3】某原电池的离子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该原电池正确的组成是(　　) 选项 正极 负极 电解质溶液 A Fe Zn HCl B Zn Cu H2SO4 C Ag Zn CuSO4 D C Zn ZnCl2 【答案】C 【解析】将Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu拆成两个半反应： 氧化反应(负极反应)：Zn－2e－===Zn2＋； 还原反应(正极反应)：Cu2＋＋2e－===Cu。 则电池的负极是Zn，正极是比锌不活泼的金属或能导电的非金属，电解质溶液中含Cu2＋。 【变式3-1】利用下列化学反应能设计成原电池的是(　　) A．CH4＋2O2CO2＋2H2O B．CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O C．Na2O＋H2O===2NaOH D．Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O 【答案】A 【解析】CH4＋2O2CO2＋2H2O的反应属于自发的氧化还原反应，能设计成原电池，故A正确；CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O的反应不是氧化还原反应，不能设计成原电池，故B错误；Na2O＋H2O===2NaOH的反应不是氧化还原反应，不能设计成原电池，故C错误；Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O的反应不是氧化还原反应，不能设计成原电池，故D错误。 【变式3-2】利用离子反应“Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋”设计原电池，下列设计不合理的是(　　) ①铜片、铁片、FeCl3溶液组成的原电池 ②石墨、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池 ③铁片、锌片、Fe2(SO4)3溶液组成的原电池 ④银片、铁片、Fe(NO3)2溶液组成的原电池 A．①② B．②③ C．③④ D．②④ 【答案】C 【解析】Cu不如铁活泼，则Fe作负极、Cu作正极，故①正确；活泼金属铁作负极，电解质溶液是含有Fe3＋的溶液，故②正确；Fe不如Zn活泼，则Fe作正极、Zn作负极，故③错误；电解质溶液应是铁盐溶液，而不是亚铁盐溶液，故④错误。 ►问题四 常见的化学电源 【典例4】某普通锌锰干电池的结构如图所示。下列说法正确的是(　　) A．锌筒是原电池的正极 B．石墨电极上发生氧化反应 C．铵根离子流向石墨电极 D．电子经石墨电极沿电解质溶液流向锌筒 【答案】C 【解析】锌锰干电池中，锌筒作负极，石墨电极作正极，A错误；锌锰干电池中，锌筒作负极，石墨电极作正极，正极上二氧化锰得电子发生还原反应，B错误；原电池中阳离子定向移动到正极，故铵根离子流向石墨电极，C正确；电子经导线由负极锌筒流向石墨电极，D错误。 【变式4-1】有关下列四个常用电化学装置的叙述中，正确的是(　　) 图Ⅰ碱性锌锰电池 图Ⅱ铅－硫酸蓄电池 图Ⅲ原电池 图Ⅳ银锌纽扣电池 A.图Ⅰ所示电池中，MnO2的作用是作催化剂 B．图Ⅱ所示电池放电过程中，硫酸浓度不断增大 C．图Ⅲ所示装置工作过程中，电解质溶液中Cu2＋浓度始终不变 D．图Ⅳ所示电池中，Ag2O是氧化剂，电池工作过程中被还原为Ag 【答案】D 【解析】MnO2的作用是作氧化剂，A错误；Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，H2SO4被消耗，浓度减小，B错误；正极析出铜，Cu2＋浓度减小，C错误；负极Zn→Zn2＋，发生氧化反应，Zn作还原剂；正极：Ag2O→Ag，发生还原反应，Ag2O是氧化剂，D正确。 【变式4-2】燃料电池是燃料(如CO、H2、CH4等)跟氧气(或空气)起反应将化学能转变为电能的装置，若电解质溶液是强碱溶液，下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是(　　) A．负极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B．负极反应式：CH4＋8OH－－8e－===CO2＋6H2O C．随着放电的进行，溶液的氢氧根浓度不变 D．放电时溶液中的阴离子向负极移动 【答案】D 【解析】O2＋2H2O＋4e－===4OH－应为正极反应式。燃料氧化生成的二氧化碳不可能从强碱溶液中逸出，它将进一步反应转化成碳酸根，所以负极反应式为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O。由于部分碱液和二氧化碳反应，所以溶液的c(OH－)将减小。 ►问题五 原电池的应用 【典例5】A、B、C都是金属，B中混有C时，只有C能被盐酸溶解；A、B与稀硫酸组成原电池时，A为电池的正极。A、B、C三种金属的活动性顺序为(　　) A．A＞B＞C B．A＞C＞B C．C＞B＞A D．B＞C＞A 【答案】C 【解析】B中混有C时，只有C能被盐酸溶解，根据金属活动顺序表，推出C比B活泼，A、B与稀硫酸构成原电池，A为正极，则B为负极，根据原电池工作原理，推出B比A活泼，综上所述，金属活动性强弱顺序是C＞B＞A，故C正确。 【变式5-1】有a、b、c、d四个金属电极，有关的反应装置图及部分反应现象如下： a极质量减小，b极质量增大 b极有气泡产生，c极无变化 d极溶解，c极有气泡产生 电流从a极流向d极 则这四种金属的活动性由强到弱的顺序是(　　) A．a>b>c>d　　　　　　　　 B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a>b>d>c 【答案】C 【解析】装置甲中，a极质量减小，b极质量增大，a极为负极，b极为正极，所以金属的活动性顺序：a>b；装置乙中，b极有气泡产生，c极无变化，所以金属的活动性顺序：b>c；装置丙中，d极溶解，c极有气泡产生，d极为负极，c极为正极，所以金属的活动性顺序：d>c；装置丁中，电流从a极流向d极，a极为正极，d极为负极，所以金属的活动性顺序：d>a；故这四种金属的活动性顺序为d>a>b>c。 【变式5-2】．X、Y、Z、W四种金属片在稀盐酸中，用导线连接，可以组成原电池，实验结果如图所示： 则四种金属的活泼性由强到弱的顺序为(　　) A．Z>Y>X>W　　　　　 B．Z>X>Y>W C．Z>Y>W>X D．Y>Z>X>W 【答案】A 【解析】甲中Z为负极，活泼性：Z>Y；乙中X上有气泡生成，则X为正极，活泼性：Y>X；丙中根据电子的流向可知，Z为负极，活泼性：Z>W；丁中W上发生还原反应，则W为正极，活泼性：X>W；综上可知活泼性：Z＞Y＞X＞W。 ►问题六 原电池的综合考查 【典例6】a、b的活动性均比氢强，a还可以从b的硝酸盐中置换出b。将a、b用导线相连放入CuSO4溶液中，下列叙述中不正确的是(　　) A．导线上有电流，电流方向由b到a B．a极质量减少，b极质量增加 C．b棒上析出氢气 D．a棒发生氧化反应，b棒发生还原反应 【答案】C 【解析】将a、b用导线相连放入CuSO4溶液中，构成原电池，a是负极，b是正极，导线上有电流，电流方向由b到a，故A正确；在原电池中，负极a发生失电子的氧化反应，质量减轻，正极b发生得电子的还原反应，电解质溶液为CuSO4溶液，b极质量增加，不会产生氢气，故B正确，C错误；在原电池中，负极a发生失电子的氧化反应，正极b发生得电子的还原反应，故D正确。 【变式6-1】我国在太阳能光电催化－化学耦合分解硫化氢研究中获得新进展，相关装置如图所示。下列说法正确的是(已知质子交换膜只允许H＋通过)(　　) A．该制氢工艺中光能最终转化为化学能 B．该装置工作时，H＋由b极区流向a极区 C．a极上发生的电极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋ D．a极区需不断补充含Fe3＋和Fe2＋的溶液 【答案】A 【解析】该制氢工艺中光能转化为电能，最终转化为化学能，A项正确；该装置工作时，H＋由a极区流向b极区，B项错误；a极上有电子流出，发生氧化反应，所以a极上发生的电极反应为Fe2＋－e－===Fe3＋，C项错误；由图可知，a极区Fe2＋和Fe3＋可相互转化，故不需补充含Fe3＋和Fe2＋的溶液，D项错误。 【变式6-2】固体氧化物燃料电池是以固体氧化锆－氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许O2－在其间通过。该电池的工作原理如下图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是(　　) ①多孔电极a为负极 ②a极对应的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ ③b极的电极反应式为H2－2e－＋O2－===H2O ④该电池的总反应式为2H2＋O22H2O A．①② B．②④ C．②③ D．③④ 【答案】D 【解析】图中电子由多孔电极b通过导线流向多孔电极a，多孔电极b为负极，多孔电极a为正极，①错误；a极对应的电极反应式为O2＋4e－===2O2－，②错误；b极的电极反应式为H2－2e－＋O2－===H2O，③正确；根据正负极得失电子数相等，将正负极电极反应式相加，该电池的总反应式为2H2＋O22H2O，④正确。 1．下列我国科技创新的产品设备在工作时由化学能转化成电能的是 A．火箭使用的液氧煤油发动机 B．北斗导航卫星的太阳能电池板 C．位于江苏的海上风力电动机 D．由橙子制成的简易电池 【答案】D 【解析】A．液氧煤油发动机将化学能转化为热能和机械能，而没有把化学能转化成电能，故A错误； B．太阳能电池板将太阳能转化为电能，而没有把化学能转化成电能，故B错误； C．风力发电机厂将风能转化为电能，而没有把化学能转化成电能，故C错误； D．由橙子制成的简易电池将化学能转化为电能，故D正确； 答案选D。 2．下列装置能构成原电池的是 A． B． C． D． 【答案】B 【分析】形成原电池的条件：①两个活动性不同的电极，②电解质溶液中，③形成闭合回路，在以上条件下，自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池。 【解析】A．Fe、Cu未用导线连接，不能形成闭合回路，故A不符； Ｂ．Fe、Cu用导线连接，形成闭合回路，能发生原电池反应，故B符合； Ｃ．四氯化碳属于非电解质，不能形成原电池，故C不符； Ｄ．Zn、Cu用导线连接，稀硫酸分装在两个容器中，不能形成闭合电路，不能构成原电池，故D不符； 故选B。 3．下列关于化学反应与能量变化的说法正确的是 A．所示装置可将化学能转化为电能 B．电池电子从镁电极流向铝电极 C．所示的锌锰干电池中发生还原反应 D．所示装置可验证金属活动性： 【答案】C 【解析】A．所示装置没有形成闭合电路，所示装置不能构成原电池，不能将化学能转化为电能，A错误； B．镁不与氢氧化钠溶液反应，铝与与氢氧化钠溶液反应，该原电池中铝为负极，镁为正极，电池电子从铝电极沿着导线流向镁电极，B错误； C．锌锰干电池中得到电子，在正极发生还原反应，C正确； D．图示装置为原电池，正极发生还原反应，N极上氢离子得到电子转变为H2，则金属N为正极，金属M为负极，负极金属活动性强，活动性 M>N，D错误； 故选C。 4．下列关于化学反应与能量变化的说法正确的是 A．所示装置可将化学能转化为电能 B．电池电子从镁电极流向铝电极 C．所示的锌锰干电池中发生还原反应 D．所示装置可验证金属活动性： 【答案】C 【解析】A．所示装置没有形成闭合电路，所示装置不能构成原电池，不能将化学能转化为电能，A错误； B．镁不与氢氧化钠溶液反应，铝与与氢氧化钠溶液反应，该原电池中铝为负极，镁为正极，电池电子从铝电极沿着导线流向镁电极，B错误； C．锌锰干电池中得到电子，在正极发生还原反应，C正确； D．图示装置为原电池，正极发生还原反应，N极上氢离子得到电子转变为H2，则金属N为正极，金属M为负极，负极金属活动性强，活动性 M>N，D错误； 故选C。 5．根据Zn+Cu2+=Zn2++Cu的反应原理所设计原电池装置，正确的是（    ） A． B． C． D． 【答案】D 【解析】A．该装置中锌为负极，铜为正极，电池总反应为Zn+2H+=Zn2++H2↑，故A错误； B．镁的金属性比锌的活泼性要强，所以该装置的总反应为Mg+Cu2+=Mg2++Cu，故B错误； C．电解质溶液为氯化铁溶液，则该电池的总反应为Zn+2Fe3+=Zn2++2Fe2+，故C错误； D．该电池电解质溶液为硫酸铜溶液，Zn为负极，Cu为正极，电池总反应为Zn+Cu2+=Zn2++Cu，故D正确； 故答案为D。 6．汽车的启动电源常用铅酸蓄电池，其结构如图所示。放电时的电池反应：PbO2 + Pb + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O。下列说法中，正确的是    A．Pb作电池的负极 B．PbO2作电池的负极 C．PbO2得电子，被氧化 D．电池放电时，溶液酸性增强 【答案】A 【解析】A．根据总反应方程式，Pb化合价升高，失去电子，因此Pb作电池的负极，故A正确； B．PbO2中Pb化合价降低，得到电子，发生还原反应，因此PbO2作电池的正极，故B错误； C．PbO2得电子，被还原，故C错误； D．根据总反应方程式分析，电池放电时，硫酸不断消耗，浓度不断减弱，则溶液酸性减弱，故D错误。 综上所述，答案为A。 7．图为某原电池装置，下列有关说法正确的是 A．锌片的质量不变 B．锌片是原电池的负极 C．锌片发生了还原反应 D．负极发生反应 【答案】B 【分析】把锌片和铜片用导线相连后插入稀硫酸构成原电池，锌做负极发生氧化反应，铜做正极，溶液中氢离子在铜片上得到电子发生还原反应，以此解答。 【解析】A．锌比铜活泼，为原电池的负极，锌片消耗，质量减少，故A错误； B．锌比铜活泼，锌片是原电池的负极，故B正确； C．锌片是原电池的负极，锌片发生了氧化反应，故C错误； D．锌片发生了氧化反应，电极反应式为Zn－2e－＝Zn2＋，故D错误； 故选B。 8．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的材料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，电子流出的一极是正极 D．原电池工作时，正极发生氧化反应 【答案】B 【解析】A．构成原电池的正极和负极的材料可以是两种不同的金属，也可以是一种非金属和一种金属，故A错误； B．原电池是将化学能转化为电能的装置，故B正确； C．在原电池中，电子流出的一极是负极，故C错误； D．原电池工作时，正极发生还原反应，负极发生氧化反应，故D错误； 故选B。 9．“科学素养，从小培养”，一款深受孩子喜爱的“盐水小汽车”的结构和原理如图所示。下列说法正确的是 A．Mg片做电池的正极 B．空气中的氧气得到电子 C．化学能可直接转化为动能 D．溶液中的向石墨片移动 【答案】B 【分析】镁为活泼金属，失去电子作为负极，石墨为正极，据此分析解答。 【解析】A．镁为活泼金属，做电池的负极，失去电子发生氧化反应，A错误； B．溶解在食盐水中的氧气在石墨电极得到电子，发生还原反应，B正确； C．原电池将化学能转化为电能，小汽车将电能通过发动机转化为动能，C错误； D．溶液中的阴离子向原电池中负极镁片移动，D错误； 故选B。 10．某同学根据化学反应，并利用实验室材料制作原电池。下列关于该原电池组成的说法正确的是 选项 A B C D 正极 石墨棒 铁棒 铁棒 铜棒 负极 铁棒 铜棒 石墨棒 铁棒 电解质溶液 溶液 溶液 溶液 稀硫酸 【答案】A 【解析】根据反应Fe+2Fe3+=3Fe2+，可知该原电池中Fe为负极，反应过程中Fe3+在正极得电子生成Fe2+，故正极区Fe3+的浓度降低，由电池反应可知电解液为含Fe3+的溶液，综上所述A选项符合。 11．某一同学根据离子反应方程式 2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋来设计原电池。下列设计方案中可行的是 A．电极材料为铁和铜，电解质溶液为 FeCl3 溶液 B．电极材料为铁和石墨，电解质溶液为 FeCl2 溶液 C．电极材料为铁和锌，电解质溶液为 FeCl3 溶液 D．电极材料为石墨，电解质溶液为 FeCl3 溶液 【答案】A 【分析】结合题给离子方程式，由构成原电池的条件可知，设计原电池时，应选用铁做负极，金属活泼性弱于铁的金属单质或石墨电极做正极，电解质溶液为可溶性的铁盐，如硫酸铁、氯化铁、硝酸铁等。 【解析】A.原电池的电极材料为铁和铜，电解质溶液为 FeCl3溶液时，铁做负极，金属活泼性弱于铁的铜做正极，能发生题给离子反应，故A正确； B.原电池的电极材料为铁和石墨，电解质溶液为FeCl2 溶液时，铁与氯化亚铁溶液不反应，不能构成原电池，故B错误； C.原电池的电极材料为铁和锌，电解质溶液为 FeCl3 溶液时，锌比铁活泼，锌做原电池的负极，不能发生题给离子反应，故C错误； D.原电池的电极材料为石墨，电解质溶液为 FeCl3 溶液时，石墨不能与氯化铁溶液反应，不能构成原电池，故D错误； 故选A。 12．原电池原理的发现和各种电池装置的发明，改变了人们的生活方式。对如图所示的甲、乙两装置，下列分析正确的是 A．甲、乙均能将化学能转化为电能 B．甲、乙中铜片上均有气泡产生 C．甲、乙中铜片上均发生氧化反应 D．甲、乙中均能发生的反应是Zn+2H+=Zn2++H2↑ 【答案】D 【解析】A．甲中Zn、Cu没有形成闭合回路，不是原电池装置，不能将化学能转化为电能，故A错误； B．乙是原电池装置，Zn作负极， Cu作正极，H+在正极上得电子生成H2，甲不是原电池装置，Zn与H+反应生成H2，即乙中铜片上没有气泡产生，故B错误； C．甲没有形成原电池，Cu片不发生反应，乙是原电池装置，Cu片上H+发生还原反应生成H2，故C错误； D．甲、乙中发生的反应实质是Zn与H+反应，离子方程式为Zn+2H+=Zn2++H2↑，故D正确； 故选：D。 13．下列关于如图所示转置的叙述中，正确的是 A．该装置将电能转变为化学能 B．在铜片表面被氧化 C．电子从片经导线流向片 D．为原电池的负极 【答案】D 【分析】锌和铜插在稀硫酸的电解质溶液中构成原电池，锌作负极发生氧化反应，铜作正极发生还原反应。 【解析】A．该装置是将化学能转化为电能的原电池，A错误； B．氢离子在铜片表面被还原生成氢气，B错误； C．电子从负极锌片经导线流向正极铜片，C错误； D．锌为原电池负极，失去电子发生氧化反应生成锌离子，D正确； 故选D。 14．下列物质的组合中能使电流计指针明显偏转的是 选项 M N P A Fe Fe 稀盐酸 B Fe Cu 酒精 C 石墨 Ag AgNO3溶液 D Cu Zn 稀硫酸 【答案】D 【解析】A．电极相同，故不能构成原电池，不能形成电流，A错误； B．酒精是非电解质溶液，不能导电，不能构成原电池，故无法形成电流，B错误； C．没有自发的氧化还原反应，故不能形成原电池，没有电流，C错误； D．不同的电极，由自发的氧化还原反应，形成闭合回路，可以形成原电池，有电流产生，D正确； 答案选D。 15．有A、B、C、D四种金属浸入稀H2SO4溶液中，用导线两两连接分别组成原电池。A、D相连，A为负极；A、B相连，电流由A经外电路流向B；C、D相连，C极上有大量气体产生。则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为 A．C>D>B>A B．A>B>C>D C．B>A>D>C D．A>B>D>C 【答案】C 【分析】构成原电池的本质条件为自发的氧化还原反应，原电池的工作原理是将氧化还原反应分在正(被还原反应) 、负(被氧化)两极进行，负极上失去的电子流入正极，从而产生电流，负极较活泼，以此解题。 【解析】A、B、C、D四种金属分别用导线两两相连浸入电解液中组成原电池.，A、D相连，A为负极；根据原电池的工作原理，金属活泼性强的作原电池的负极，在原电池反应中失去电子，故金属的活动性A> D；A、B相连，电流由A经外电路流向B；根据原电池的工作原理，电流由正极流向负极，故金属的活动性B> A；根据原电池的工作原理，正极发生还原反应，C、D相连，C极上有大量气体产生，说明C极上发生还原反应，故金属的活动性D>C；故四种金属的活动性顺序是B>A>D> C； 故选C。 16．根据原电池原理，下列有关如图装置的说法正确的是 A．若a为Ag，b为Cu，c为硫酸铜溶液，则a电极有红色固体析出 B．若a为Zn，b为Cu，c为稀硫酸，则b电极发生氧化反应 C．若a为Zn，b为Ag，c为硫酸铜溶液，每转移0.2mol电子，b电极质量增加6.4g D．若a为Fe，b为Cu，c为浓硝酸，则负极发生的电极反应式为 【答案】C 【解析】A．Ag无法置换硫酸铜中的铜，不存在自发的氧化还原反应，不能实现化学能转化为电能，故A错误； B．Zn比Cu活泼，故Zn做负极，Cu做正极，正极发生还原反应，故B错误； C．锌比银活泼，锌为负极，银为正极，负极反应式为Zn-2e-=Zn2+，正极反应式为Cu2++2e-=Cu，转移0.2mol电子，生成0.1molCu，即正极质量增加0.1mol×64g/mol=6.4g，故C正确； D．铁比铜活泼，但铁遇浓硝酸会钝化，故铜做负极，负极反应式为Cu-2e-=Cu2+，故D错误； 故答案为C。 17．常见锌锰干电池的构造如下图所示，该电池放电时的电池总反应方程式为：Zn + 2MnO2 + 2 = Zn2+ + Mn2O3 + 2NH3 + H2O，下列说法错误的是    A．该电池属于一次电池 B．电池正极反应式为：2MnO2＋2＋2e－=Mn2O3＋2NH3＋H2O C．电池工作时，电子从锌筒经糊流向石墨棒 D．外电路中每通过0.1 mol电子，锌的质量理论上减小3.25g 【答案】C 【分析】由图可知，锌锰干电池为不能充电的一次电池，电池工作时，锌筒为负极，石墨棒为正极。 【解析】A．锌锰干电池不能充电，属于一次电池，故A正确； B．锌锰干电池工作时，MnO2在正极得到电子，反应式为：2MnO2＋2＋2e－=Mn2O3＋2NH3＋H2O，故B正确； C．由分析可知，电池工作时，锌筒为负极，石墨棒为正极，电子由锌筒流出经过外电路流向石墨棒，故C错误； D．由分析可知，电池工作时，锌筒为负极，电极反应式为，每通过0.1 mol电子，锌的质量理论上减小3.25g，故D正确； 故选C。 18．某课外小组自制的氢氧燃料电池如图所示，a、b均为惰性电极。下列叙述中不正确的是 A．a极是负极，该电极上发生氧化反应 B．b极反应式是O2+4OH--4e-=2H2O C．总反应方程式为2H2+O2=2H2O D．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 【答案】B 【解析】A．a极通入氢气，氢气失电子发生氧化反应，a是负极，故A正确； B．b极通入氧气，氧气得电子发生还原反应生成氢氧根离子，反应式是O2+2H2O +4e-=4OH-，故B错误； C．氢氧燃料电池，总反应方程式为2H2+O2=2H2O，故C正确； D．氢氧燃料电池反应产物是水，氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源，故D正确； 选B。 19．氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理示意图如图。    下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是 A．该电池工作时电能转化为化学能 B．O2在b电极上发生还原反应 C．外电路中电子由电极b通过导线流向电极a D．氢氧燃料电池不属于绿色电源 【答案】B 【分析】氢氧酸性燃料电池是把化学能转变为电能的装置，通入氢气的a电极为电源的负极，发生氧化反应，电极反应式为H2-2e-=2H+，通入氧气的b电极为原电池的正极，电极反应式为O2+ 4H++ 4e-=2H2O， 工作时，电子由负极经外电路流向正极。 【解析】A．氢氧酸性燃料电池是把化学能转变为电能的装置，故A项错误； B．由上述分析可知，电极b为正极，O2在b电极上发生还原反应，故B项正确； C．原电池工作时，电子由负极经外电路流向正极，即电子由电极a通过导线流向电极b，故C项错误； D．氢氧燃料电池最终生成水，不污染环境，属于绿色电源，故D项错误； 故选B。 20．常见的锌锰干电池构造示意图如图所示，下列说法不正确的是 A．该电池属于一次电池 B．电池工作时，锌筒作负极，电极反应式为Zn-2e−=Zn2+ C．电池工作时，电子由锌筒流出经过外电路流向石墨棒 D．电池工作时，电能转化为化学能 【答案】D 【解析】A．锌锰干电池属于一次电池，故A正确； B．电池工作时，锌筒作负极，电解液呈酸性，电极反应式为Zn-2e−=Zn2+，故B正确； C．电池工作时，锌为负极、碳棒为正极，电子由锌筒流出经过外电路流向石墨棒，故C正确； D．电池工作时，化学能转化为电能，故D错误； 选D。 ( 6 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$