第19讲 原电池的工作原理-【暑假自学课】2025年新高二年级化学暑假提升精品讲义（人教版2019）

第19讲 原电池的工作原理 内容导航——预习四步曲 第一步：学 析教材 学知识：教材精讲精析、全方位预习 第二步：练 练习题 强方法：教材习题学解题、强化关键解题方法 练考点 会应用：核心考点精准练、快速掌握知识应用 第三步：记 串知识 识框架：思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握 第四步：测 过关测 稳提升：小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升 知识点1 原电池的工作原理 1．原电池的构成条件 (1)定义：能把化学能转化为电能的装置。 (2)构成条件： ①能自发进行的氧化还原反应； ②两个活泼性不同的能导电的电极； ③电解质溶液或熔融电解质； ④形成闭合回路。 2．锌铜原电池的工作原理(含盐桥) 装置示意图 注：盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼胶 现象 锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质生成，电流表指针发生偏转 能量转换 化学能转化为电能 微观探析 在硫酸锌溶液中，负极一端的Zn失去电子形成Zn2＋进入溶液 在硫酸铜溶液中，正极一端的Cu2＋获得电子变成Cu沉积在铜片上 电子或离子移动方向 电子：负极流向正极 盐桥：Cl—移向ZnSO4溶液，K＋移向CuSO4溶液 工作原理 负极：Zn－2e－===Zn2＋(氧化反应) 正极：Cu2＋＋2e－===Cu(还原反应) 总反应：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu 3.盐桥及其作用 (1)成分：含KCl饱和溶液的琼胶。 (2)离子移动方向：Cl－移向负极区，K＋移向正极区。 (3)作用：将两个半电池形成通路，使氧化还原反应持续进行，并保持两溶液的电中性。 4．原电池工作原理示意图 5．原电池正、负极的判断方法 知识点二 原电池的应用 1．增大氧化还原反应速率 原理 原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互干扰减小，反应速率增大 实例 实验室制H2时，粗锌与稀硫酸反应比纯锌快，或向溶液中滴入几滴CuSO4溶液，也能增大反应速率 2.比较金属的活动性强弱 原理 一般原电池中，活泼金属为负极，发生氧化反应，较不活泼金属为正极，发生还原反应 实例 两种金属a和b，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生。根据电极现象判断出a是负极，b是正极，由原电池原理可知，金属活动性：a＞b 3.用于金属的防护 原理 使被保护的金属作为原电池的正极而得到保护 实例 要保护一个铁闸，可用导线将其与一锌块相连，使锌块作为原电池的负极，铁闸作为正极 4.设计原电池 (1)理论上，任何一个自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。 (2)设计示例 设计思路 示例 以自发进行的氧化还原反应为基础 2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2 把氧化还原反应分为氧化反应和还原反应两个半反应，从而确定电极反应 氧化反应(负极)：Cu－2e－===Cu2＋ 还原反应(正极)：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ 以两极反应为原理，确定电极材料及电解质溶液 负极材料：Cu 正极材料：石墨或铂 电解质溶液：FeCl3溶液 画出示意图 教材习题01（P102） 下列说法正确的是(　　) A．构成原电池正极和负极的材料必须是金属 B．在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原 C．实验室欲快速制取氢气，可利用粗锌与稀硫酸反应 D．原电池可以把物质内部的能量全部转化为电能 解题方法 【解析】构成原电池的电极材料可以是导电的非金属，如碳棒，A错误。在原电池中，电子流出的一极是负极，失电子被氧化，B错误。粗锌中含有杂质，与稀硫酸可构成原电池，增大反应速率，C正确。原电池中的能量除转化为电能外，还有部分转化为热能等，D错误。 【答案】C 教材习题02（P102） 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pH均增大 D．产生气泡的速率甲比乙小 解题方法 【解析】乙烧杯中锌片与铜片没有接触，不能构成原电池，但锌可以与稀硫酸直接反应，放出H2。甲烧杯中铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中构成了原电池，由于金属活动性：Zn＞Cu，所以锌为负极，铜为正极，铜片上有H2放出，加快了锌的溶解，故只有C项正确。 【答案】C 考点一　原电池的构成及工作原理 1．下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生气泡的是(　　) 【答案】A 【解析】装置B、C中无化学反应发生；D不能形成闭合回路；只有A能形成原电池，铜电极上有氢气产生。 2．有关电化学知识的描述正确的是(　　) A．CaO＋H2O===Ca(OH)2，可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能 B．某原电池反应为Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，装置中的盐桥中可以是装有含KCl饱和溶液的琼胶 C．原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成 D．从理论上讲，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池 【答案】D 【解析】CaO＋H2O===Ca(OH)2不是氧化还原反应；KCl和AgNO3反应生成AgCl沉淀易阻止原电池反应的发生；作电极的不一定是金属，如石墨棒也可作电极。 3.如图所示，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，然后小心地向烧杯中央滴入M的浓溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中，不考虑两球的浮力变化)(　　) A．当M为CuSO4、杠杆为导体时，A端低，B端高 B．当M为AgNO3、杠杆为导体时，A端高，B端低 C．当M为盐酸、杠杆为导体时，A端高，B端低 D．当M为CuSO4、杠杆为绝缘体时，A端低、B端高 【答案】A 【解析】杠杆为导体时，该装置形成原电池，Fe为负极、Cu为正极，A、B、C三个选项中Fe均会溶解，质量减轻，所以B端高。杠杆为绝缘体时，不形成原电池，D选项中只在铁球上发生Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu的反应，铁球质量增加，B端低。 4．铜锌原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是(　　) A．正极反应为Zn－2e－===Zn2＋ B．电池反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu C．在外电路中，电子从铜极流向锌极 D．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液 【答案】B 【解析】电池的正极得电子，A错误；结合该电池的装置图可知，该过程中的氧化还原反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，B正确；外电路中，电子从负极流向正极，C错误；左烧杯中由于Zn失去电子形成Zn2＋，使得该烧杯中正电荷的离子增加，为维持电中性，K＋应该通过盐桥流向CuSO4所在的右烧杯中，D错误。 5．图甲和图乙均是双液原电池装置。下列说法不正确的是(　　) A．甲中电池总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．乙中有1 mol电子通过外电路时，正极有108 g Ag析出 【答案】B 【解析】由甲可知Cd的活动性强于Co，由乙可知Co的活动性强于Ag，即Cd的活动性强于Ag，故Ag不能置换出Cd，B项错误。 考点二　原电池电极的判断和电极反应式的书写 6．某原电池装置如图所示。下列有关叙述中正确的是(　　) A．电池工作中，盐桥中的Cl－向负极移动 B．负极反应式：2H＋＋2e－===H2↑ C．工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变 D．Fe作正极，发生氧化反应 【答案】A 【解析】根据原电池工作原理，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，盐桥的作用是构成闭合回路和平衡两烧杯中的电荷，所以Cl－向负极移动，故A正确；铁作负极：Fe－2e－===Fe2＋，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故B错误；左烧杯中pH基本不变，右烧杯中消耗H＋，c(H＋)减小，pH增大，故C错误；总电极反应式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，铁作负极，发生氧化反应，故D错误。 7．控制合适的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是(　　) A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原 C．电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态 D．电流表读数为零后，向甲中加入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极 【答案】D 【解析】由题图并结合原电池原理分析可知，Fe3＋得到电子变为Fe2＋，被还原，I－失去电子变为I2，被氧化，A、B项正确；电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态，C项正确；向甲中加入FeCl2固体，对于2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2，平衡向逆反应方向移动，此时Fe2＋被氧化，I2被还原，故甲中石墨电极为负极，乙中石墨电极为正极，D项错误。 8．原电池的电极反应式不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法错误的是(　　) A．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋ B．由金属Al、Cu和稀硫酸组成的原电池，负极反应式为Al－3e－===Al3＋ C．由Al、Mg、NaOH溶液组成的原电池，负极反应式为Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O D．由金属Al、Cu和浓硝酸组成的原电池，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋ 【答案】A 【解析】铁比铜活泼，铁作负极，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，故A错误；铝比铜活泼，铝作负极，负极反应式为Al－3e－===Al3＋，故B正确；虽然镁比铝活泼，但镁不与氢氧化钠溶液反应，因此铝作负极，负极反应式为Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O，故C正确；Al与浓硝酸发生钝化反应，则铜作负极，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，故D正确。 考点三　原电池工作原理的应用 9．a、b两个烧杯中均盛有100 mL等浓度的稀H2SO4，将足量的两份锌粉分别加入两个烧杯中，同时向a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(　　) 【答案】B 【解析】H2SO4的物质的量相等、Zn粉过量，生成的H2的量由H2SO4的物质的量决定。a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，但两种情况产生H2的体积相等。 10.如图所示装置，电流表发生偏转，同时A极逐渐变粗、B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的(　　) A．A是Zn，B是Cu，C为稀硫酸 B．A是Cu，B是Zn，C为稀硫酸 C．A是Fe，B是Ag，C为AgNO3溶液 D．A是Ag，B是Fe，C为AgNO3溶液 【答案】D 【解析】根据题意可知，在该原电池中，A极逐渐变粗，B极逐渐变细，所以B作负极，A作正极，B的活泼性大于A的活泼性，所以排除A、C选项；A极逐渐变粗，说明有金属析出，B选项中正极H＋放电析出氢气，D选项中正极析出金属Ag，D项正确。 11.某化学兴趣小组利用反应Zn＋2FeCl3===ZnCl2＋2FeCl2，设计了如图所示的原电池装置，下列说法正确的是(　　) A．Zn为负极，发生还原反应 B．b电极反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ C．电子流动方向是a电极→FeCl3溶液→b电极 D．电池的正极材料可以选用石墨、铂电极，也可以用铜 【答案】D 【解析】根据Cl－的移动方向可知，b电极为负极，a电极为正极，根据电池反应式可知，Zn发生失电子的氧化反应，即b电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，A、B项错误；电子流动方向是b电极→导线→a电极，C错误；正极材料的活泼性应比负极材料弱，D正确。 12．某电池的总反应离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，下列不能实现该反应的原电池是(　　) 选项 正极 负极 电解质溶液 A Cu Fe FeCl3溶液 B C Fe Fe(NO3)3溶液 C Fe Zn Fe2(SO4)3溶液 D Ag Fe Fe2(SO4)3溶液 【答案】C 【解析】依据反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，Fe发生氧化反应，失去电子，为负极，用比Fe活动性弱的金属或非金属导体为正极，用含Fe3＋的溶液为电解质溶液。A、B、D均可以实现，C不可以实现。 知识导图记忆 知识目标复核 【学习目标】 1.会判断原电池的组成。 2.会分析理解原电池的工作原理。 3.能正确判断原电池的正极和负极。 4.会书写其电极反应式。 【学习重难点】 1.原电池的工作原理。 2.原电池电极反应式的书写。 1．（24-25高二下·湖南长沙·期中）化学电源在生活、生产和科研中得到广泛的应用，下列装置能产生电流的是 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】无水乙醇为非电解质，不导电，没有电解质溶液，所以不能产生电流，A不合题意；Al能与NaOH溶液反应，但Mg和Al未用导线连接，不能形成闭合的回路，所以不能产生电流，B不合题意；两电极均为石墨电极，没有自发进行的氧化还原反应，不能产生电流，C不合题意；已知Zn比Pb活泼，能与稀盐酸反应，且形成了闭合回路，则能够形成原电池即产生电流，D符合题意；故选D。 2．（24-25高二上·河北沧州·月考）下列装置能构成原电池的是 A． B． C． D． 【答案】B 【分析】构成原电池需具备以下条件：两个活性不同的电极；电解质溶液；形成闭合电路；存在能自动发生的氧化还原反应，据此分析判断。 【解析】Fe、Cu未用导线连接，不能形成闭合回路，不能构成原电池，A错误；Fe、Cu用导线连接，形成闭合回路，能发生原电池反应：，属于原电池装置，B正确；四氯化碳溶液不是电解质溶液，不能构成原电池，C错误；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，D错误；故选B。 3．（24-25高二上·广西·期末）电池在生产和生活中有着广泛应用，下列装置能产生电流的是 A．B． C．D． 【答案】C 【解析】装置中锌与铁没有接触也没有通过导线相连，不能构成闭合回路，不能产生电流，A错误；缺少一个电极，不能产生电流，B错误；装置发生铝与氢氧化钠溶液的反应，构成了闭合回路，能产生电流，C正确；碳与硫酸不反应，不能产生电流，D错误；故选C。 4．（24-25高二上·山东·月考）根据反应设计如图所示的原电池，下列选项中的组合能构成该原电池的是 选项 电极 电极 A 石墨 溶液 溶液 B 石墨 溶液 溶液 C 溶液 溶液 D 溶液 溶液 【答案】B 【解析】由可知，Cu的化合价由0价升高到+2价，失去电子，为负极，的化合价由+3价降低到+2价，得到电子，为正极，结合图可知，电子由M极移向N极，故M极为负极，N极为正极，则M极为Cu作为电极材料，溶液作为电解液，N极为石墨做电极材料，溶液作为电解液，综上可知，B符合题意；故选B。 5．（24-25高三上·北京东城·期末）用如图所示装置进行实验，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．从极经阳离子交换膜移向极 C．工作一段时间后，极附近的减小 D．该装置的总反应为 【答案】D 【分析】对于H2、Cl2、KOH燃料电池，通H2的a电极失电子，作负极；通入Cl2的b电极得电子，作正极。 【解析】该装置是燃料电池为原电池，将化学能转化为电能，A正确；在原电池中，阳离子向正极移动，则K+从a极经阳离子交换膜移向b极，B正确；原电池工作时，a极发生反应H2+2OH--2e-=2H2O，则工作一段时间后，a极附近的pH减小，C正确；负极反应为H2+2OH--2e-=2H2O，正极反应为Cl2+2e-=2Cl-，则该装置的总反应为H2+Cl2+2OH-=2Cl-+2H2O，D不正确；故选D。 6．（24-25高一下·辽宁沈阳·月考）根据原电池原理，下列有关说法正确的是 A．若为为为酒精，则该装置能够实现化学能到电能的转化 B．若为为为溶液，负极发生的电极反应式为： C．若X为为为硫酸铜，每转移电子，正极质量增加 D．若为为为稀硫酸，则向电极附近移动 【答案】D 【解析】酒精属于非电解质，它们不能构成原电池，不能实现化学能转化为电能，A错误；Mg虽然比Al活泼，但Mg不与NaOH溶液反应，铝能与NaOH溶液反应，因此铝为负极，Mg为正极，负极反应式：，B错误；锌比铜活泼，锌为负极，铜为正极，正极反应式：，即每转移电子，可生成1molCu，对应质量为6.4g，C错误；锌比铜活泼，锌为负极，铜为正极，原电池中阴离子向着负极移动，即向电极附近移动，D正确；故选D。 7．（24-25高二上·河南驻马店·月考）铜锌原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是 A．铜电极上发生氧化反应 B．原电池工作一段时间后，甲池的减小 C．原电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加 D．阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡 【答案】C 【分析】由铜锌原电池原理可知，锌电极为负极，锌失电子，发生氧化反应，铜电极为正极，铜电极上铜离子得电子，发生还原反应，据此分析。 【解析】铜电极上发生还原反应，A错误；阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，两池中不变，B错误；原电池工作过程中由甲池通过阳离子交换膜进入乙池，乙池中，其溶液中的离子转换为，，乙池溶液的总质量增加，C正确；阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，电解过程中由甲池通过阳离子交换膜进入乙池保持溶液的电荷平衡，阴离子并不能通过阳离子交换膜，D错误；故选C。 8．（24-25高二上·湖北荆州·月考）新型锂-空气电池能量密度高，应用前景广阔。该电池放电时的工作原理如图所示，其中固体电解质只允许通过。下列说法正确的是 A．放电时，负极反应式： B．通过固体电解质向石墨烯电极移动 C．有机电解液可以改为水性电解液 D．放电时，电池中的化学能完全转化为电能 【答案】B 【分析】由图可知，新型锂-空气电池中通入O2的电极为正价，金属锂为负极，以此解答。 【解析】放电时，金属锂为负极，负极反应为，A错误；由分析可知，石墨烯为正极，原电池中阳离子向正极移动，通过固体电解质向石墨烯电极移动，B正确；锂与水反应会生成氢气，有机电解液不可以改为水性电解液，C错误；放电时，电池中的化学能还可能以热量的形式损失，不会完全转化为电能，D错误；故选B。 9．（24-25高二上·四川南充·月考）A1-MnO电池是一种高能电池，以Ga2O3为缓蚀剂，其示意图如图所示。已知电池总反应为Al + MnO + 2H2O=[Al(OH)4]-+ MnO2，下列说法正确的是 A．负极反应为Al- 3e− + 4OH− ═[Al(OH)4]- B．电池工作时，电子由Al经电解质溶液流向Ni C．电池工作时，K+向负极移动 D．电池工作时，Ni电极周围溶液pH减小 【答案】A 【分析】从电池总反应和示意图分析，铝失去电子作负极，镍作正极，MnO在正极得电子生成MnO2。 【解析】负极铝失电子后与碱性溶液中的OH−反应，电极反应式为:Al- 3e− + 4OH− ═[Al(OH)4]-，A正确；电子从负极通过导线和负载进入正极，B错误；原电池工作时，阳离子向正极移动，C错误；电池工作时，Ni电极发生反应：，周围溶液pH增大，D错误；故选A。 10．（24-25高二上·湖南张家界·期末）电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理示意图如图。发生的总反应为：4NH3+3O2＝2N2+6H2O，下列说法正确的是 A．电极a的电极反应式为：2NH3-6e-+6OH-＝N2+6H2O B．电极b的电极反应式为：O2+4e-+4H+＝2H2O C．电池工作时，电解质溶液的pH不变 D．电池工作时，若电路中通过2mole-，则电极b上消耗O211.2L 【答案】A 【分析】Pt电极a通入氨气生成氮气，说明氨气被氧化，为原电池负极，电极反应式为：2NH3-6e-+6OH-＝N2+6H2O，b为正极，氧气得电子被还原，电极反应式为：O2+4e-+2H2O＝4OH-，据此分析。 【解析】根据分析，电极a为负极，发生氧化反应，电极反应式为：2NH3-6e-+6OH-＝N2+6H2O，A项正确；电解质溶液为KOH溶液，电极反应式中不可能存在H+，正确的电极反应式为：O2+4e-+2H2O＝4OH-，B项错误；电池的总反应为：4NH3+3O2＝2N2+6H2O，因反应生成水，导致碱性环境减弱，pH减小，C项错误；未标明外界条件为标准状况下，故无法确定电极b上消耗O2的体积，D项错误；故选A。 11．（24-25高二上·湖北武汉·期末）党的二十大报告指出：持续深入打好蓝天、碧水、净土保卫战。二氧化硫作为空气的一种主要污染物，消除其污染势在必行。二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，原理如图所示。下列说法正确的是 A．该电池放电时电子从Pt2电极经过外电路流向Pt1电极 B．Pt1电极是正极 C．Pt2电极附近发生的反应为O2+4e-+4H+=2H2O D．相同条件下，放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为1∶2 【答案】C 【分析】该电池为原电池，Pt1电极二氧化硫失电子生成硫酸，Pt1是负极，电极反应式为：；Pt2电极氧气得电子生成水，Pt2是正极，电极反应式为：O2+4e-+4H+=2H2O。电池总反应为：2SO2+O2+2H2O=2H2SO4. 【解析】Pt1是负极、Pt2是正极，该电池放电时电子从负极经外电路流向正极，故从Pt1电极经过外电路流向Pt2电极，A错误；Pt1是负极、Pt2是正极，正极电势高，故Pt1电极电势低于Pt2电极，B错误；Pt2是正极，Pt2电极氧气得电子生成水，电极反应为O2+4e-+4H+=2H2O，C正确；总反应为二氧化硫和氧气、水反应生成硫酸，反应方程式为2SO2+O2+2H2O=2H2SO4，相同条件下，放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为2∶1，D错误；故选C。 12．（24-25高三下·辽宁·月考）我国科学团队研发了一种绿色环保“全氧电池”，有望减少废旧电池产生的污染。其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．向电极a移动 B．电极b的电极反应式为 C．“全氧电池”工作时总反应为 D．理论上，当电极a释放22.4L 时，KOH溶液质量减少32g 【答案】C 【分析】根据两电极物质元素化合价变化可判断电极a为负极，负极的反应式为，电极b为正极，正极反应式为O2+4e-+2H+=2H2O。 【解析】阳离子流向正极，即K+向电极b移动，A错误；电极b上为得电子，溶液是酸性环境，电极反应式为O2+4e-+2H+=2H2O，B错误；根据正负极反应式，“全氧电池”工作时总反应为：，C正确；电极a电极反应式为，理论上，当电极a释放出22.4LO2(标准状况下)即1molO2时，同时有4molK+移向右侧的K2SO4溶液中，所以KOH溶液减少的质量为：，D错误；故选C。 13．（24-25高三上·广东深圳·月考）锌电池取代目前广泛使用的蓄电池，它具有容量大、污染小的特点，其电池反应为：2Zn+O2═2ZnO，其原料为锌、空气和碱性电解质溶液，则下列叙述正确的是 A．作原电池负极，其质量逐渐减小 B．电路中转移电子时，理论上消耗 C．负极的电极反应为：Zn+2OH--2e-═ZnO+H2O D．电池工作时溶液的pH升高 【答案】C 【分析】根据化合价变化可知Zn被氧化，作原电池的负极，负极上锌失电子发生氧化反应，电极反应：；正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应：；根据电池反应时确定溶液pH的是否变化，据此分析； 【解析】锌失去电子化合价升高，发生氧化反应作原电池负极，电极反应：，质量增加，A错误；根据电极反应：，电路中转移电子时，理论上消耗，B错误；根据分析，负极电极反应：，C正确；根据电池反应，电池工作时溶液的pH 不变，D错误； 故选C； 14．（24-25高二上·江苏无锡·期末）为探究AgNO3与KI溶液能否发生氧化还原反应，设计了如图所示的原电池装置，闭合K一段时间后，观察到Y电极表面有银白色物质析出，左侧烧杯中溶液变蓝。下列说法正确的是 A．该装置实现了电能向化学能的转化 B．X电极为正极 C．盐桥中的移向右侧烧杯 D．该原电池总反应为 【答案】D 【分析】根据题目信息和装置可知，该装置为原电池，闭合K一段时间后，观察到Y电极表面有银白色物质析出，则Y电极是正极，生成的银白色物质为银单质，X电极是负极。Y电极的电极反应式是，X电极的电极反应式为。 【解析】该装置是原电池，化学能转化为电能，A错误；根据分析，X电极为负极，B错误；原电池中，阴离子移向负极，盐桥中的移向左侧烧杯，C错误；根据分析，结合两极反应式，该原电池总反应为，D正确；故选D。 15．（24-25高二下·湖南·月考）如图所示的新型电池可以处理含的碱性废水，同时还能淡化海水。下列说法正确的是 A．a极电势高于b极电势 B．电池工作一段时间后，右室溶液的稀硫酸变为浓硫酸 C．交换膜Ⅰ为阳离子交换膜，交换膜Ⅱ为阴离子交换膜 D．若除去海水中58.5g的，可将含5.2g的碱性废水处理完全 【答案】D 【分析】由图可知，a电极在碱性条件下失去电子生成氮气，电极反应为，a为负极，则b为正极，电极反应为：2H++2e-=H2↑。 【解析】由题意可知，a极为负极，b极为正极，a极电势低于b极电势，A错误；电池工作一段时间后，b极的电极反应为，溶液中被消耗，不会变为浓硫酸，B错误；电池工作时，a极消耗和，海水中的透过离子交换膜移向a极区，则交换膜Ⅰ为阴离子交换膜，b极消耗，海水中的透过离子交换膜移向b极区，则交换膜Ⅱ为阳离子交换膜，C错误；a极为负极，发生氧化反应，介质环境呈碱性，电极反应为，58.5g的的物质的量为1mol，则转移1mol电子，可处理0.2mol（即5.2g）含的碱性废水，D正确；故选D。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第19讲 原电池的工作原理 内容导航——预习四步曲 第一步：学 析教材 学知识：教材精讲精析、全方位预习 第二步：练 练习题 强方法：教材习题学解题、强化关键解题方法 练考点 会应用：核心考点精准练、快速掌握知识应用 第三步：记 串知识 识框架：思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握 第四步：测 过关测 稳提升：小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升 知识点1 原电池的工作原理 1．原电池的构成条件 (1)定义：能把 转化为 的装置。 (2)构成条件： ①能自发进行的 反应； ②两个 不同的能导电的电极； ③ 或 ； ④形成 。 2．锌铜原电池的工作原理(含盐桥) 装置示意图 注：盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼胶 现象 锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质生成，电流表指针发生 能量转换 化学能转化为电能 微观探析 在硫酸锌溶液中，负极一端的Zn 电子形成Zn2＋进入溶液 在硫酸铜溶液中，正极一端的Cu2＋ 电子变成Cu沉积在铜片上 电子或离子移动方向 电子：负极流向正极 盐桥：Cl—移向ZnSO4溶液，K＋移向CuSO4溶液 工作原理 负极：Zn－2e－===Zn2＋(氧化反应) 正极：Cu2＋＋2e－===Cu(还原反应) 总反应：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu 3.盐桥及其作用 (1)成分：含KCl饱和溶液的琼胶。 (2)离子移动方向：Cl－移向 区，K＋移向 区。 (3)作用：将两个半电池形成通路，使氧化还原反应持续进行，并保持两溶液的电中性。 4．原电池工作原理示意图 5．原电池正、负极的判断方法 知识点二 原电池的应用 1．增大氧化还原反应速率 原理 原电池中， 反应和 反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互干扰减小，反应速率增大 实例 实验室制H2时，粗锌与稀硫酸反应比纯锌 ，或向溶液中滴入几滴CuSO4溶液，也能增大反应速率 2.比较金属的活动性强弱 原理 一般原电池中，活泼金属为 ，发生 ，较不活泼金属为 ，发生 实例 两种金属a和b，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生。根据电极现象判断出a是 ，b是 ，由原电池原理可知，金属活动性：a＞b 3.用于金属的防护 原理 使被保护的金属作为原电池的 而得到保护 实例 要保护一个铁闸，可用导线将其与一锌块相连，使锌块作为原电池的 ，铁闸作为正极 4.设计原电池 (1)理论上，任何一个自发的 反应都可以设计成原电池。 (2)设计示例 设计思路 示例 以自发进行的 反应为基础 2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2 把氧化还原反应分为 和 两个半反应，从而确定电极反应 氧化反应(负极)：Cu－2e－===Cu2＋ 还原反应(正极)：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ 以两极反应为原理，确定电极材料及电解质溶液 负极材料：Cu 正极材料：石墨或铂 电解质溶液：FeCl3溶液 画出示意图 教材习题01（P102） 下列说法正确的是(　　) A．构成原电池正极和负极的材料必须是金属 B．在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原 C．实验室欲快速制取氢气，可利用粗锌与稀硫酸反应 D．原电池可以把物质内部的能量全部转化为电能 解题方法 教材习题02（P102） 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pH均增大 D．产生气泡的速率甲比乙小 解题方法 考点一　原电池的构成及工作原理 1．下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生气泡的是(　　) 2．有关电化学知识的描述正确的是(　　) A．CaO＋H2O===Ca(OH)2，可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能 B．某原电池反应为Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，装置中的盐桥中可以是装有含KCl饱和溶液的琼胶 C．原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成 D．从理论上讲，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池 3.如图所示，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，然后小心地向烧杯中央滴入M的浓溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中，不考虑两球的浮力变化)(　　) A．当M为CuSO4、杠杆为导体时，A端低，B端高 B．当M为AgNO3、杠杆为导体时，A端高，B端低 C．当M为盐酸、杠杆为导体时，A端高，B端低 D．当M为CuSO4、杠杆为绝缘体时，A端低、B端高 4．铜锌原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是(　　) A．正极反应为Zn－2e－===Zn2＋ B．电池反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu C．在外电路中，电子从铜极流向锌极 D．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液 5．图甲和图乙均是双液原电池装置。下列说法不正确的是(　　) A．甲中电池总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．乙中有1 mol电子通过外电路时，正极有108 g Ag析出 考点二　原电池电极的判断和电极反应式的书写 6．某原电池装置如图所示。下列有关叙述中正确的是(　　) A．电池工作中，盐桥中的Cl－向负极移动 B．负极反应式：2H＋＋2e－===H2↑ C．工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变 D．Fe作正极，发生氧化反应 7．控制合适的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是(　　) A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原 C．电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态 D．电流表读数为零后，向甲中加入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极 8．原电池的电极反应式不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法错误的是(　　) A．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋ B．由金属Al、Cu和稀硫酸组成的原电池，负极反应式为Al－3e－===Al3＋ C．由Al、Mg、NaOH溶液组成的原电池，负极反应式为Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O D．由金属Al、Cu和浓硝酸组成的原电池，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋ 考点三　原电池工作原理的应用 9．a、b两个烧杯中均盛有100 mL等浓度的稀H2SO4，将足量的两份锌粉分别加入两个烧杯中，同时向a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(　　) 10.如图所示装置，电流表发生偏转，同时A极逐渐变粗、B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的(　　) A．A是Zn，B是Cu，C为稀硫酸 B．A是Cu，B是Zn，C为稀硫酸 C．A是Fe，B是Ag，C为AgNO3溶液 D．A是Ag，B是Fe，C为AgNO3溶液 11.某化学兴趣小组利用反应Zn＋2FeCl3===ZnCl2＋2FeCl2，设计了如图所示的原电池装置，下列说法正确的是(　　) A．Zn为负极，发生还原反应 B．b电极反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ C．电子流动方向是a电极→FeCl3溶液→b电极 D．电池的正极材料可以选用石墨、铂电极，也可以用铜 12．某电池的总反应离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，下列不能实现该反应的原电池是(　　) 选项 正极 负极 电解质溶液 A Cu Fe FeCl3溶液 B C Fe Fe(NO3)3溶液 C Fe Zn Fe2(SO4)3溶液 D Ag Fe Fe2(SO4)3溶液 知识导图记忆 知识目标复核 【学习目标】 1.会判断原电池的组成。 2.会分析理解原电池的工作原理。 3.能正确判断原电池的正极和负极。 4.会书写其电极反应式。 【学习重难点】 1.原电池的工作原理。 2.原电池电极反应式的书写。 1．（24-25高二下·湖南长沙·期中）化学电源在生活、生产和科研中得到广泛的应用，下列装置能产生电流的是 A． B． C． D． 2．（24-25高二上·河北沧州·月考）下列装置能构成原电池的是 A． B． C． D． 3．（24-25高二上·广西·期末）电池在生产和生活中有着广泛应用，下列装置能产生电流的是 A．B． C．D． 4．（24-25高二上·山东·月考）根据反应设计如图所示的原电池，下列选项中的组合能构成该原电池的是 选项 电极 电极 A 石墨 溶液 溶液 B 石墨 溶液 溶液 C 溶液 溶液 D 溶液 溶液 5．（24-25高三上·北京东城·期末）用如图所示装置进行实验，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．从极经阳离子交换膜移向极 C．工作一段时间后，极附近的减小 D．该装置的总反应为 6．（24-25高一下·辽宁沈阳·月考）根据原电池原理，下列有关说法正确的是 A．若为为为酒精，则该装置能够实现化学能到电能的转化 B．若为为为溶液，负极发生的电极反应式为： C．若X为为为硫酸铜，每转移电子，正极质量增加 D．若为为为稀硫酸，则向电极附近移动 7．（24-25高二上·河南驻马店·月考）铜锌原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是 A．铜电极上发生氧化反应 B．原电池工作一段时间后，甲池的减小 C．原电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加 D．阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡 8．（24-25高二上·湖北荆州·月考）新型锂-空气电池能量密度高，应用前景广阔。该电池放电时的工作原理如图所示，其中固体电解质只允许通过。下列说法正确的是 A．放电时，负极反应式： B．通过固体电解质向石墨烯电极移动 C．有机电解液可以改为水性电解液 D．放电时，电池中的化学能完全转化为电能 9．（24-25高二上·四川南充·月考）A1-MnO电池是一种高能电池，以Ga2O3为缓蚀剂，其示意图如图所示。已知电池总反应为Al + MnO + 2H2O=[Al(OH)4]-+ MnO2，下列说法正确的是 A．负极反应为Al- 3e− + 4OH− ═[Al(OH)4]- B．电池工作时，电子由Al经电解质溶液流向Ni C．电池工作时，K+向负极移动 D．电池工作时，Ni电极周围溶液pH减小 10．（24-25高二上·湖南张家界·期末）电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理示意图如图。发生的总反应为：4NH3+3O2＝2N2+6H2O，下列说法正确的是 A．电极a的电极反应式为：2NH3-6e-+6OH-＝N2+6H2O B．电极b的电极反应式为：O2+4e-+4H+＝2H2O C．电池工作时，电解质溶液的pH不变 D．电池工作时，若电路中通过2mole-，则电极b上消耗O211.2L 11．（24-25高二上·湖北武汉·期末）党的二十大报告指出：持续深入打好蓝天、碧水、净土保卫战。二氧化硫作为空气的一种主要污染物，消除其污染势在必行。二氧化硫—空气质子交换膜燃料电池实现了制硫酸、发电、环保三位一体的结合，原理如图所示。下列说法正确的是 A．该电池放电时电子从Pt2电极经过外电路流向Pt1电极 B．Pt1电极是正极 C．Pt2电极附近发生的反应为O2+4e-+4H+=2H2O D．相同条件下，放电过程中消耗的SO2和O2的体积比为1∶2 12．（24-25高三下·辽宁·月考）我国科学团队研发了一种绿色环保“全氧电池”，有望减少废旧电池产生的污染。其工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．向电极a移动 B．电极b的电极反应式为 C．“全氧电池”工作时总反应为 D．理论上，当电极a释放22.4L 时，KOH溶液质量减少32g 13．（24-25高三上·广东深圳·月考）锌电池取代目前广泛使用的蓄电池，它具有容量大、污染小的特点，其电池反应为：2Zn+O2═2ZnO，其原料为锌、空气和碱性电解质溶液，则下列叙述正确的是 A．作原电池负极，其质量逐渐减小 B．电路中转移电子时，理论上消耗 C．负极的电极反应为：Zn+2OH--2e-═ZnO+H2O D．电池工作时溶液的pH升高 14．（24-25高二上·江苏无锡·期末）为探究AgNO3与KI溶液能否发生氧化还原反应，设计了如图所示的原电池装置，闭合K一段时间后，观察到Y电极表面有银白色物质析出，左侧烧杯中溶液变蓝。下列说法正确的是 A．该装置实现了电能向化学能的转化 B．X电极为正极 C．盐桥中的移向右侧烧杯 D．该原电池总反应为 15．（24-25高二下·湖南·月考）如图所示的新型电池可以处理含的碱性废水，同时还能淡化海水。下列说法正确的是 A．a极电势高于b极电势 B．电池工作一段时间后，右室溶液的稀硫酸变为浓硫酸 C．交换膜Ⅰ为阳离子交换膜，交换膜Ⅱ为阴离子交换膜 D．若除去海水中58.5g的，可将含5.2g的碱性废水处理完全 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $$