第二单元 化学能与电能的转化 第1课时 （同步讲义）化学苏教版2019选择性必修1

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 教学目标 1．认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用，能量的变化遵循能量守恒定律。 2．了解原电池的工作原理。 3．能分析、解释原电池的工作原理，能设计简单的原电池。 4．掌握原电池反应方程式和电极反应式的书写。 重点和难点 重点：原电池的工作原理。 难点：原电池的设计；原电池电极反应式的书写。 ◆知识点一 原电池的工作原理 1．原电池的概念 原电池是利用将_______能转化为_______能的装置。 2．铜锌原电池 (1)【实验探究】 【实验1】向CuSO4溶液中加入适量锌粉，用温度计测量溶液的温度。 【实验2】将用导线与电流计相连接的锌片和铜片分别插入ZnSO4和CuSO4溶液中，将盐桥插入两只烧杯的电解质溶液中，观察实验现象；取出盐桥，再观察实验现象。 实验现象 实验结论 实验1 溶液的温度_______ Zn与CuSO4溶液反应_______ 实验2 插入盐桥：①锌片_______，铜片________ ②CuSO4溶液___________ ③电流计指针___________ _______电流产生 取出盐桥：_____________________ _______电流产生 (2)结论：实验1的能量变化的主要形式为_______能转化为_______能；实验2的能量变化的主要形式为_______能转化为_______能。 (3)铜锌原电池的工作原理 Zn片为_______极，电极反应式为_____________________，反应类型是_______反应。 Cu片为_______极，电极反应式为_____________________，反应类型是_______反应。 总反应式为____________________________ 电子的流动方向：_______→导线→_______。 盐桥中K+移向_______溶液，Cl-移向_______溶液。 3．原电池的构成 (1)半电池 原电池由两个半电池组成，半电池包括______________和______________。 (2)电极材料 一般情况下，两个活泼性_______的电极，相对活泼的金属作_______极，较不活泼的金属（或导电的非金属）作_______极。 (3)形成闭合回路 两个半电池通过_______和_______连接，形成闭合回路。 两个隔离的半电池通过_______连接起来，盐桥中通常是装有含______________的琼脂。 【特别提醒】 (1)单液铜锌原电池在工作过程中，锌直接和CuSO4溶液接触，会有化学反应发生，使部分化学能转化为热能，导致电池供电能力弱。 (2)双液铜锌原电池中，锌插入ZnSO4溶液、铜插入CuSO4溶液，避免了锌和CuSO4直接接触，提高了原电池的供电能力。 4．原电池的工作原理 (1)一般，原电池反应为_______的______________反应，且ΔH_______0。 (2)半反应：负极_______电子，发生_______反应；正极_______电子，发生_______反应。 (3)电子流向：电子由_______经导线流向_______。 (4)离子流向：盐桥中的_______流向正极，_______流向负极。 (5)盐桥的作用： ①_________________________________________________。 ②_________________________________________________。 【交流讨论】 (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？ (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？ 即学即练 1．铜—锌原电池工作时，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，电子从正极流向负极 D．盐桥中的K+移向ZnSO4溶液 2．在图中的8个装置中，属于原电池的是(　　) A．①②③⑤⑧ B．③④⑥⑦ C．④⑥⑦ D．③⑤⑦ ◆知识点二 原电池的设计 1．实验探究原电池的设计 【实验探究】根据离子反应Cu2++Fe===Cu+Fe2+设计一个原电池。 (1)画出原电池构造示意图，指出正负极。 (2)写出原电池的电极反应式 负极：_____________________ 正极：_____________________ 2．设计原电池的方法 (1)外电路 负极：_______强的物质被氧化，向外电路提供电子； 正极：_______强的物质被还原，从外电路得到电子。 (2)内电路：将两电极浸入电解质溶液中，阴、阳离子做_______移动，_______离子移向正极，_______离子移向负极。 【易错提醒】 在利用原电池原理设计原电池时，要注意以下问题： (1)原电池的总反应必须为自发的氧化还原反应。 (2)设计双液电池时，电极不能插入能与电极直接反应的电解质溶液中。 即学即练 1．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：______________________________________。 (3)如果能，在方框中画出形成稳定电流的带盐桥的装置图(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：___________________________________________； ②正极材料：________，电极反应：___________________________________________。 2．某兴趣小组为了提高电池的效率设计了如图所示的原电池。请回答下列问题。 (1)若X是AlCl3溶液，Y是稀硫酸，写出电极名称及对应的电极反应式： Al片(　 　)_____________________________，Cu片(　 　)__________________________。 (2)若X是浓硝酸，Y是NaCl溶液，写出电极名称及对应的电极反应式： Al片(　 　)___ _________________________，Cu片(　 　)_______________________________。 一、原电池的工作原理 1．原电池的工作原理 (1)电极反应及反应类型 负极：失去电子，发生氧化反应； 正极：得到电子，发生还原反应。 (2)电子的移动方向：电子从负极流出，经导线流向正极。 (3)离子的移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。 (4)盐桥的作用： ①将两个半电池连接，形成闭合回路； ②避免还原剂和氧化剂直接接触，造成能量损耗，提高了电池的电流效率； ③原电池工作时，盐桥的存在，阴、阳离子分别移向两个半电池的电解质溶液中，分别中和过剩的电荷，使溶液保持电中性，反应可以继续进行。 2．单液电池和双液电池的比较 装置Ⅰ中还原剂Zn与氧化剂Cu2+直接接触，会直接发生氧化还原反应，易造成能量损耗；装置Ⅱ中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区，能避免能量损耗。 实践应用 1．如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是(　　) 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 2．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 二、原电池的设计 1．设计原电池的步骤 (1)用双线桥分析氧化还原反应的电子转移方向和数目； (2)分别写出正、负极的电极反应式； (3)根据电极反应式确定半电池的电极材料和电解质溶液： 电极材料：一般活泼金属作负极，不活泼金属（或非金属导体）作正极； 电解质溶液：负极电解液一般是负极金属对应的阳离子的溶液；正极电解液一般是氧化剂对应的电解质溶液。 2．设计原电池的要点 (1)确定从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。关键是选择合适的电解质溶液和两个电极。 (2)正确分析氧化还原反应，找出氧化剂和还原剂、电子转移情况。 (3)根据氧化剂和还原剂选择合适的电极材料和电解质溶液。 一般较活泼的金属作负极，较不活泼的金属(或非金属导体)作正极。 如果负极反应为金属失去电子的反应，则电极材料为该金属，电解质溶液为该金属的阳离子溶液；正极材料选用比负极金属稳定的材料。 实践应用 1．依据氧化还原反应：2Ag＋＋Cu===Cu2＋＋2Ag设计的原电池如图所示： 下列说法正确的是(　　) A．负极材料不一定是Cu B．银电极可以换成Fe C．银电极反应：Ag＋＋e－===Ag D．溶液中NO移向Ag极附近 2．运用原电池原理设计实验，验证I2、Fe3＋氧化性的强弱，请在下面的方框内画出实验装置图(带盐桥)并写出电极反应。 负极：______________________________；正极：___________________________。 三、原电池电极反应式的书写 1．书写电极反应的原则 电极反应必须符合加和性原则，即两电极反应相加，消去电子后得电池总反应式。利用此原则，电池总反应式减去已知的一电极反应得另一电极反应。 若已知总反应和一个电极反应，总反应-电极反应=另一个电极反应。(注意：电极反应转移电子必须相等)。 2．电极反应的书写步骤 (1)找出原电池中发生的氧化还原反应，写出方程式并配平。 (2)分析氧化还原反应中的氧化剂、还原剂及电子转移情况。 (3)写出电极反应式。 (4)若不能完整的写出氧化还原反应方程式，但必须找出氧化剂和还原剂。 实践应用 1．写出下表中原电池装置的电极反应和电池反应式： 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______________________；负极反应_________________________； 电池反应式_____________________________。 （2）正极反应________________________；负极反应______________________； 电池反应式______________________________。 2．写出下列原电池的电极反应式和总反应式 (1)锌-铜-H2SO4溶液 负极：____________________________；正极：____________________________； 总反应：____________________________。 (2)Mg-Al-盐酸 负极：____________________________；正极：____________________________； 总反应：____________________________。 (3)Mg-Al-NaOH溶液 负极：____________________________；正极：____________________________； 总反应：____________________________。 (4)铁-铜-FeCl3溶液 负极：____________________________；正极：____________________________； 总反应：____________________________。 (5)铁-铜-稀硝酸 负极：____________________________；正极：____________________________； 总反应：____________________________。 考点一 原电池的工作原理 【例1】如图所示进行实验，下列说法不正确的是(　　) A．装置甲的锌片上和装置乙的铜片上均可观察到有气泡产生 B．甲、乙装置中的能量变化均为化学能转化为电能 C．装置乙中的锌、铜之间用导线连接电流计，可观察到电流计指针发生偏转 D．装置乙中负极的电极反应式：Zn-2e-===Zn2+ 解题要点 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 【变式1-1】实验发现在氯化铁酸性溶液中加少量锌粒后，Fe3＋立即被还原成Fe2＋。某夏令营兴趣小组根据该实验事实设计了如图所示原电池装置。下列有关说法正确的是(　　) A．盐桥中的阴离子往左边烧杯移动 B．左烧杯中溶液的红色逐渐褪去 C．该电池铂电极上立即有气泡出现 D．该电池总反应为3Zn＋2Fe3＋===2Fe＋3Zn2＋ 【变式1-2】分别按图所示甲、乙装置进行实验，图中两个烧杯中的溶液为相同浓度的稀硫酸，甲中A为电流表。 (1)下列叙述正确的是________。 A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生 B．甲中铜片作正极，乙中铜片作负极 C．两烧杯中溶液中的H＋浓度均减小 D．产生气泡的速率甲中的比乙中的慢 (2)甲装置中，某同学发现不仅铜片上有气泡产生，锌片上也产生了气体，原因可能是 _________________________________________________。 (3)甲装置中，若把稀硫酸换成CuSO4溶液，试写出铜电极的电极反应____________________________。 考点二 原电池电极反应式的书写 【例2】锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而被重视，目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应方程式为Li＋MnO2===LiMnO2，下列说法正确的是(　　) A．Li是正极，电极反应式为Li－e－===Li＋ B．Li是负极，电极反应式为Li－e－===Li＋ C．MnO2是负极，电极反应式为MnO2＋e－===MnO D．Li是负极，电极反应式为Li－2e－===Li2＋ 1、解题要点 1．遵循三个守恒 (1)得失电子守恒：元素的化合价每升高一价，则元素的原子就会失去一个电子。 元素的化合价每降低一价，则元素的原子就会得到一个电子。 (2)电荷守恒：电极反应左、右两边的正电荷和负电荷数相等。 (3)原子守恒(质量守恒)：电极反应两边同种原子的原子个数相等。 2．书写方法 (1)直观法：针对比较简单的原电池可以采取直观法，先确定原电池的正、负极，列出正、负极上反应的物质，并标出相同数目电子的得失。 注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存，则电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式中。 (2)用差值法写电极反应方程式： 正、负极反应相加得到电池反应的离子方程式。反之，若能写出已知电池的总反应的离子方程式，可以减去较易写出的电极反应式，从而得到较难写出的电极反应式。 复杂电极反应式===总反应式—简单的电极反应式。 【变式2-1】常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池(图1)，测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图2所示，已知O～t1，原电池的负极是Al片，反应过程中有红棕色气体产生，下列说法不正确的是(　　) A．O～t1，正极的电极反应式为2H＋＋NO＋e－===NO2↑＋H2O B．O～t1，溶液中的H＋向Cu电极移动 C．t1时，负极的电极反应式为Cu＋2e－===Cu2＋ D．t1时，原电池中电子的流动方向发生改变是因为Al在浓硝酸中钝化，氧化膜阻碍Al进一步反应 【变式2-2】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：Cu－2e－===Cu2＋；还原反应：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。 (1)根据以上信息将反应3NO2＋H2O===2H＋＋2NO3－＋NO拆分为两个“半反应式”： 氧化反应式_________________________；还原反应式________________________。 (2)已知某一反应的“半反应式”为CH4＋10OH－－8e－===CO32－＋7H2O；O2＋2H2O＋4e－===4OH－，则总反应式为_________________________________________________。 考点三 原电池原理的应用 【例3】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__________________________________________。 (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： ________________________________________________________。 解题要点 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。 【变式3-1】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： 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 由此可判断这四种金属的活动性顺序是________。 【变式3-2】X、Y、Z、W四块金属板分别用导线两两相连浸入稀硫酸中构成原电池。X、Y相连时，X为负极；Z、W相连时，电流方向是W→Z；X、Z相连时，Z极上产生大量气泡；W、Y相连时，W极发生氧化反应。据此判断四种金属的活动性顺序是(　　) A．X>Z>W>Y B．Z>X>Y>W C．X>Y>Z>W D．Y>W>Z>X 基础达标 1．选用稀H2SO4、Fe2(SO4)3溶液、铁棒、铜棒、铂棒，组成下图所示的原电池装置(只有两个电极)，观察到电流计的指针均明显偏转，则其可能的组合共有(　　) A．6种　　　B．5种　　　C．4种　　　D．3种 2．下列装置能产生电流的是(　　) A．　　　　　　B． C．　　　　　　D． 3．用铜片、银片、Cu(NO3)2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。 ①在外电路中，电流由铜电极流向银电极 ②正极反应为：Ag++e-=== Ag ③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 ④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同 ⑤盐桥中的K+移向Cu(NO3)2溶液 ⑥电子的移动方向：Cu极-导线-Ag电极-AgNO3溶液-盐桥-Cu(NO3)2溶液 上述①~⑥中正确的有(　　) A．4个　　　B．3个　　　C．2个　　　D．1个 4．下列关于下图装置(该盐桥为含KNO3的琼脂)的说法正确的是 A．银电极是负极 B．铜电极上发生的反应为Cu-2e-=Cu2+ C．外电路中的电子是从银电极流向铜电极 D．盐桥中K+移向CuSO4溶液 5．在如图装置中，观察到图1装置中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色气泡。下列叙述不正确的是(　　) 　 A．图1装置中Cu电极上电极反应式是2H++2e-===H2↑ B．图2装置中Cu电极上发生的电极反应为Cu-2e-=== Cu2+ C．图2装置中Cr电极上电极反应式为N+e-+2H+=== NO2↑+H2O D．两个装置中，电子均由Cr电极经导线流向Cu电极 6．原电池的电极反应不仅与电极材料的性质有关，还与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是(　　) A．由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，其负极反应式为Al-3e-=== Al3+ B．由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为Al-3e-+4OH-=== Al+2H2O C．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应式为Cu-2e-===Cu2+ D．由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极反应式为Cu-2e-=== Cu2+ 7．某化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，部分实验结果记录如下： 编号 电极材料 电解质溶液 电流表指针偏转方向 1 Mg、Al 稀硫酸 偏向Al 2 Cu、Al 稀硫酸 …… 3 Mg、Al NaOH溶液 偏向Mg 根据上表中记录的实验现象，推断下列说法不正确的是(　　) A．实验1中Al为电池的负极，发生还原反应 B．实验2中H+在Cu极上得电子，电流表的指针偏向Cu C．实验3中的Al电极反应式为Al-3e-+4OH-=== Al+2H2O D．通过以上实验说明原电池的正负电极不仅与电极的性质有关，而且与电解质溶液有关 8．关于下图所示的原电池，下列说法正确的是(　　) A．电子从锌电极通过电流表流向铜电极 B．盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移 C．锌电极发生氧化反应；铜电极发生还原反应，其电极反应是2H＋＋2e－===H2↑ D．取出盐桥后，电流表仍会偏转，铜电极在反应前后质量不变 9．3.25 g锌与100 mL 1 mol·L-1的稀硫酸反应，为了加快反应速率而不改变H2的产量，可采取的措施是( ) A．滴加几滴浓盐酸 B．滴加几滴浓硝酸 C．滴加几滴硫酸铜溶液 D．加入少量锌粒 答案：A 10．现有A、B、C、D和Fe五种金属片，将其分别用导线连接后浸入稀硫酸中(如图)，每次实验时，通过灵敏电流计测出电子流动方向如下。 实验分组 所用金属 电子流向 ① A、Fe A→Fe ② C、D D→C ③ A、C C→A ④ B、Fe Fe→B ⑤ …… …… 根据上述情况，回答下列问题： (1)上述五种金属的活动性顺序：　　　　　　　。  (2)在①中，Fe片上观察到的现象是　　　　　　　　　　。  (3)在②中，溶液中H+向金属片　　　　(填“C”或“D”)移动。  (4)如果实验⑤用B、D，则导线中电流方向为　　　(填“B→D”或“D→B”)。  (5)已知反应：Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+。请用下列试剂和材料，用上图所示装置，将此反应设计成原电池。 试剂：CuCl2溶液、FeCl3溶液、FeCl2溶液、KSCN溶液、K3[Fe(CN)6]溶液、双氧水、NaOH溶液。 材料：Cu片、Fe片、石墨棒。 设计原电池应选用的试剂和材料是　　　　　　　 　　　　　。 11．利用反应：Zn＋2FeCl3===ZnCl2＋2FeCl2组成一个化学电池。 (1)在下面的方框中画出带盐桥的装置图。 (2)正极材料为________，电极反应式为：______________________。 负极材料为________，电极反应式为：__________________________。 (3)若电池内溶液为100 mL 0.5 mol·L－1的FeCl3溶液，当溶液中FeCl3全部被还原成FeCl2时，溶液中ZnCl2的物质的量浓度是______，导线上通过的电子是____mol。 综合应用 12．根据下图，可判断出下列离子方程式中错误的是(　　) A．2Ag(s)＋Cd2＋(aq)===2Ag＋(aq)＋Cd(s) B．Co2＋(aq)＋Cd(s)===Co(s)＋Cd2＋(aq) C．2Ag＋(aq)＋Cd(s)===2Ag(s)＋Cd2＋(aq) D．2Ag＋(aq)＋Co(s)===2Ag(s)＋Co2＋(aq) 13．控制合适的条件，将反应2Fe3++2I-2Fe2++I2设计成如图所示原电池，下列判断不正确的是 A．双液原电池的优点是电流稳定 B．反应开始时，甲中石墨电极上被还原 C．可以通过电流计读数为零来判断是否达到平衡状态 D．电流计读数为零后，在甲中溶入固体，甲中石墨电极为正极 14．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 15．反应Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑，请回答下列问题。 （1）若要使该反应的反应速率加快，下列措施可行的是________(填字母)。 A．将铁粉改为铁片 B．加入少量醋酸钠固体 C．滴加少量CuSO4 D．将稀硫酸改为98%的浓硫酸 （2）若将上述反应设计成原电池，石墨棒为原电池某一极材料，则石墨棒为________极(填“正”或“负”)。石墨棒上产生的现象为_______________，该极上发生的电极反应为_____________，原电池工作时溶液中的SO移向_______极(填正或负)，若反应产生3.36L气体(已换算成标况下)，则理论上消耗铁的质量是__________g。 （3）实验后同学们经过充分讨论，认为符合某些要求的化学反应都可以设计成原电池。下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是_____________。 A．AgNO3+HCl===AgCl+HNO3 B．NaOH+HCl===NaCl+H2O C．C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) D．Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O 在所选反应中选择其中某个反应设计成原电池，该电池负极反应为：_________________________。 拓展培优 16．根据反应2Ag+Cl2===2AgCl设计的一种原电池的装置如图。下列说法正确的是 A．负极反应为Cl2+2e－=2Cl－ B．放电时，离子交换膜右侧溶液中有白色沉淀生成 C．理论上，可以用NaCl溶液代替盐酸 D．当电路中有0.01 mole-转移时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子 17．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↓ 18．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的稀H2SO4中，乙同学将电极放入6 mol·L－1的NaOH溶液中，如图所示。 (1)写出甲池中发生的有关电极反应的反应式：负极_____________________，正极____________________。 (2)写出乙池中发生的有关电极反应的反应式：负极______________________，正极___________________，总反应离子方程式为____________________________。 (3)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________活动性更强，而乙会判断出_____活动性更强(填写元素符号)。 (4)由此实验，可得到如下哪些结论________。 A．利用原电池反应判断金属活动性顺序应注意选择合适的介质 B．镁的金属性不一定比铝的金属性强 C．该实验说明金属活动性顺序表已过时，已没有实用价值 D．该实验说明化学研究对象复杂、反应条件多变，应具体问题具体分析 (5)上述实验也反过来证明了“利用金属活动性顺序表直接判断原电池中正、负极”的做法不可靠，则请你提出另一个判断原电池正、负极可行的实验方案______________________________________________。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 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 教学目标 1．认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用，能量的变化遵循能量守恒定律。 2．了解原电池的工作原理。 3．能分析、解释原电池的工作原理，能设计简单的原电池。 4．掌握原电池反应方程式和电极反应式的书写。 重点和难点 重点：原电池的工作原理。 难点：原电池的设计；原电池电极反应式的书写。 ◆知识点一 原电池的工作原理 1．原电池的概念 原电池是利用将化学能转化为电能的装置。 2．铜锌原电池 (1)【实验探究】 【实验1】向CuSO4溶液中加入适量锌粉，用温度计测量溶液的温度。 【实验2】将用导线与电流计相连接的锌片和铜片分别插入ZnSO4和CuSO4溶液中，将盐桥插入两只烧杯的电解质溶液中，观察实验现象；取出盐桥，再观察实验现象。 实验现象 实验结论 实验1 溶液的温度升高 Zn与CuSO4溶液反应放出热量 实验2 插入盐桥：①锌片溶解，铜片加厚变亮 ②CuSO4溶液颜色变浅 ③电流计指针发生偏转 有电流产生 取出盐桥：电流计指针不发生偏转 无电流产生 (2)结论：实验1的能量变化的主要形式为化学能转化为热能；实验2的能量变化的主要形式为化学能转化为电能。 (3)铜锌原电池的工作原理 Zn片为负极，电极反应式为Zn-2e-===Zn2+，反应类型是氧化反应。 Cu片为正极，电极反应式为Cu2++2e-===Cu，反应类型是还原反应。 总反应式为Zn+Cu2+===Zn2++Cu 电子的流动方向：Zn片→导线→铜片。 盐桥中K+移向CuSO4溶液，Cl-移向ZnSO4溶液。 3．原电池的构成 (1)半电池 原电池由两个半电池组成，半电池包括电极材料和电解质溶液。 (2)电极材料 一般情况下，两个活泼性不同的电极，相对活泼的金属作负极，较不活泼的金属（或导电的非金属）作正极。 (3)形成闭合回路 两个半电池通过盐桥和导线连接，形成闭合回路。 两个隔离的半电池通过盐桥连接起来，盐桥中通常是装有含KCl饱和溶液的琼脂。 【特别提醒】 (1)单液铜锌原电池在工作过程中，锌直接和CuSO4溶液接触，会有化学反应发生，使部分化学能转化为热能，导致电池供电能力弱。 (2)双液铜锌原电池中，锌插入ZnSO4溶液、铜插入CuSO4溶液，避免了锌和CuSO4直接接触，提高了原电池的供电能力。 4．原电池的工作原理 (1)一般，原电池反应为自发的氧化还原反应，且ΔH<0。 (2)半反应：负极失去电子，发生氧化反应；正极得到电子，发生还原反应。 (3)电子流向：电子由负极经导线流向正极。 (4)离子流向：盐桥中的阳离子流向正极，阴离子流向负极。 (5)盐桥的作用： ①将两个半电池隔开，提高电池效率。 ②连接两个半电池，保持溶液的电中性，形成闭合回路。 【交流讨论】 (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？ 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？ 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。 即学即练 1．铜—锌原电池工作时，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，电子从正极流向负极 D．盐桥中的K+移向ZnSO4溶液 答案：B 解析：Zn为负极，A项错；在外电路中电子从负极流向正极，C项错；盐桥中的K+应移向正极所在的CuSO4溶液，D项错。 2．在图中的8个装置中，属于原电池的是(　　) A．①②③⑤⑧ B．③④⑥⑦ C．④⑥⑦ D．③⑤⑦ 答案：D 解析：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。 ◆知识点二 原电池的设计 1．实验探究原电池的设计 【实验探究】根据离子反应Cu2++Fe===Cu+Fe2+设计一个原电池。 (1)画出原电池构造示意图，指出正负极。 (2)写出原电池的电极反应式 负极：Fe-2e-===Fe2+ 正极：Cu2++2e-===Cu 2．设计原电池的方法 (1)外电路 负极：还原性强的物质被氧化，向外电路提供电子； 正极：氧化性强的物质被还原，从外电路得到电子。 (2)内电路：将两电极浸入电解质溶液中，阴、阳离子做定向移动，阳离子移向正极，阴离子移向负极。 【易错提醒】 在利用原电池原理设计原电池时，要注意以下问题： (1)原电池的总反应必须为自发的氧化还原反应。 (2)设计双液电池时，电极不能插入能与电极直接反应的电解质溶液中。 即学即练 1．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：______________________________________。 (3)如果能，在方框中画出形成稳定电流的带盐桥的装置图(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：___________________________________________； ②正极材料：________，电极反应：___________________________________________。 答案：(1)①不能，②能　(2)①不是氧化还原反应，反应过程中没有发生电子的转移 (3) ①Cu　Cu－2e－===Cu2＋　②Ag(或石墨)　2Ag＋＋2e－===2Ag 解析：原电池是将化学能转变为电能的装置，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)在反应Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋中，Ag＋被还原，可用Ag或石墨作正极，发生的电极反应为2Ag＋＋2e－===2Ag；Cu被氧化，为原电池的负极，发生的电极反应为Cu－2e－===Cu2＋。 2．某兴趣小组为了提高电池的效率设计了如图所示的原电池。请回答下列问题。 (1)若X是AlCl3溶液，Y是稀硫酸，写出电极名称及对应的电极反应式： Al片(　 　)_____________________________，Cu片(　 　)__________________________。 (2)若X是浓硝酸，Y是NaCl溶液，写出电极名称及对应的电极反应式： Al片(　 　)___ _________________________，Cu片(　 　)_______________________________。 答案：(1)负极　2Al－6e－===2Al3＋　正极　6H＋＋6e－===3H2↑ (2)正极　2NO＋2e－＋4H＋===2NO2↑＋2H2O 负极　Cu－2e－===Cu2＋ 解析：(1)该原电池中，Al易失电子发生氧化反应而作负极、Cu作正极；负极上Al失电子生成铝离子进入溶液，所以负极反应式为2Al－6e－===2Al3＋，正极是氢离子得电子产生氢气，电极反应式为6H＋＋6e－===3H2↑。 (2)Al和浓硝酸发生钝化现象，Cu和浓硝酸的反应是自发的放热的氧化还原反应，所以能构成原电池，Cu失电子作负极、Al作正极，正极上硝酸根离子得电子发生还原反应，电极反应式为2NO＋2e－＋4H＋===2NO2↑＋2H2O，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋。 一、原电池的工作原理 1．原电池的工作原理 (1)电极反应及反应类型 负极：失去电子，发生氧化反应； 正极：得到电子，发生还原反应。 (2)电子的移动方向：电子从负极流出，经导线流向正极。 (3)离子的移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。 (4)盐桥的作用： ①将两个半电池连接，形成闭合回路； ②避免还原剂和氧化剂直接接触，造成能量损耗，提高了电池的电流效率； ③原电池工作时，盐桥的存在，阴、阳离子分别移向两个半电池的电解质溶液中，分别中和过剩的电荷，使溶液保持电中性，反应可以继续进行。 2．单液电池和双液电池的比较 装置Ⅰ中还原剂Zn与氧化剂Cu2+直接接触，会直接发生氧化还原反应，易造成能量损耗；装置Ⅱ中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区，能避免能量损耗。 实践应用 1．如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是(　　) 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 答案：C 解析：铜的金属性强于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；正极铁离子得到电子，因此该原电池的总反应为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。 2．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 答案：D 解析：由示意图可知，Cu为原电池的负极，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，Ag为正极，电极反应式为2Ag＋＋2e－===2Ag。电子是由负极流向正极，电流的移动方向和电子的移动方向相反，电流由正极流向负极，则电流由银电极流向铜电极，故A错误；Ag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和原电池反应均为铜与银离子发生置换反应生成银，发生的化学反应相同，故D正确。 二、原电池的设计 1．设计原电池的步骤 (1)用双线桥分析氧化还原反应的电子转移方向和数目； (2)分别写出正、负极的电极反应式； (3)根据电极反应式确定半电池的电极材料和电解质溶液： 电极材料：一般活泼金属作负极，不活泼金属（或非金属导体）作正极； 电解质溶液：负极电解液一般是负极金属对应的阳离子的溶液；正极电解液一般是氧化剂对应的电解质溶液。 2．设计原电池的要点 (1)确定从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。关键是选择合适的电解质溶液和两个电极。 (2)正确分析氧化还原反应，找出氧化剂和还原剂、电子转移情况。 (3)根据氧化剂和还原剂选择合适的电极材料和电解质溶液。 一般较活泼的金属作负极，较不活泼的金属(或非金属导体)作正极。 如果负极反应为金属失去电子的反应，则电极材料为该金属，电解质溶液为该金属的阳离子溶液；正极材料选用比负极金属稳定的材料。 实践应用 1．依据氧化还原反应：2Ag＋＋Cu===Cu2＋＋2Ag设计的原电池如图所示： 下列说法正确的是(　　) A．负极材料不一定是Cu B．银电极可以换成Fe C．银电极反应：Ag＋＋e－===Ag D．溶液中NO移向Ag极附近 答案：C 解析：根据电池反应，可知铜失去电子作负极，故负极材料必须是Cu，A项错误；银电极不能换成比铜活泼的金属Fe，否则Fe失去电子作负极，B项错误；银电极析出Ag，C项正确；在电池工作过程中阴离子NO移向铜负极附近，D项错误。 2．运用原电池原理设计实验，验证I2、Fe3＋氧化性的强弱，请在下面的方框内画出实验装置图(带盐桥)并写出电极反应。 负极：______________________________；正极：___________________________。 答案： 电极反应：负极：2I－－2e－===I2 正极：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ 三、原电池电极反应式的书写 1．书写电极反应的原则 电极反应必须符合加和性原则，即两电极反应相加，消去电子后得电池总反应式。利用此原则，电池总反应式减去已知的一电极反应得另一电极反应。 若已知总反应和一个电极反应，总反应-电极反应=另一个电极反应。(注意：电极反应转移电子必须相等)。 2．电极反应的书写步骤 (1)找出原电池中发生的氧化还原反应，写出方程式并配平。 (2)分析氧化还原反应中的氧化剂、还原剂及电子转移情况。 (3)写出电极反应式。 (4)若不能完整的写出氧化还原反应方程式，但必须找出氧化剂和还原剂。 实践应用 1．写出下表中原电池装置的电极反应和电池反应式： 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______________________；负极反应_________________________； 电池反应式_____________________________。 （2）正极反应________________________；负极反应______________________； 电池反应式______________________________。 答案：(1)2H＋＋2e－===H2↑　Fe－2e－===Fe2＋ Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑ (2)2Ag＋＋2e－===2Ag　Cu－2e－===Cu2＋ Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag 解析：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，(1)中铁作负极，(2)中铜作负极。 2．写出下列原电池的电极反应式和总反应式 (1)锌-铜-H2SO4溶液 负极：Zn－2e－===Zn2＋；正极：2H＋＋2e－===H2↑； 总反应：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。 (2)Mg-Al-盐酸 负极：Mg－2e－===Mg2＋；正极：2H＋＋2e－===H2↑； 总反应：Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑。 (3)Mg-Al-NaOH溶液 负极：2Al－6e－＋8OH－===2AlO＋4H2O；正极：6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－； 总反应：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。 (4)铁-铜-FeCl3溶液 负极：Fe－2e－===Fe2＋；正极：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋； 总反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。 (5)铁-铜-稀硝酸 负极：Fe－3e－===Fe3＋；正极：NO＋4H＋＋3e－===NO↑＋2H2O； 总反应：Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O。 考点一 原电池的工作原理 【例1】如图所示进行实验，下列说法不正确的是(　　) A．装置甲的锌片上和装置乙的铜片上均可观察到有气泡产生 B．甲、乙装置中的能量变化均为化学能转化为电能 C．装置乙中的锌、铜之间用导线连接电流计，可观察到电流计指针发生偏转 D．装置乙中负极的电极反应式：Zn-2e-===Zn2+ 答案：B 解析：A项，装置甲的锌片与稀硫酸反应生成氢气，装置乙的锌、铜和稀硫酸构成原电池，在铜片产生气泡，正确；B项，甲装置把化学能转化为热能，乙装置把化学能转化为电能，不正确；C项，装置乙形成原电池，正确；D项，装置乙形成原电池，锌为负极，电极反应式为Zn-2e-===Zn2+，正确。 解题要点 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 【变式1-1】实验发现在氯化铁酸性溶液中加少量锌粒后，Fe3＋立即被还原成Fe2＋。某夏令营兴趣小组根据该实验事实设计了如图所示原电池装置。下列有关说法正确的是(　　) A．盐桥中的阴离子往左边烧杯移动 B．左烧杯中溶液的红色逐渐褪去 C．该电池铂电极上立即有气泡出现 D．该电池总反应为3Zn＋2Fe3＋===2Fe＋3Zn2＋ 答案：B 解析：根据上述分析可知：Zn为负极，失去电子，Zn2＋进入溶液，根据同种电荷互相排斥，异种电荷相互吸引的原则，盐桥中的阴离子会往正电荷较多的右边烧杯移动，A错误；左边烧杯中溶液的Fe3＋在Pt电极上得到电子生成Fe2＋，由于消耗Fe3＋，所以左边烧杯中溶液的红色逐渐褪去，B正确；铂电极上Fe3＋被还原为Fe2＋，没有气体生成，所以没有气泡产生，C错误；该电池总反应为Zn＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Zn2＋，没有Fe单质生成，D错误；故答案为B。 【变式1-2】分别按图所示甲、乙装置进行实验，图中两个烧杯中的溶液为相同浓度的稀硫酸，甲中A为电流表。 (1)下列叙述正确的是________。 A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生 B．甲中铜片作正极，乙中铜片作负极 C．两烧杯中溶液中的H＋浓度均减小 D．产生气泡的速率甲中的比乙中的慢 (2)甲装置中，某同学发现不仅铜片上有气泡产生，锌片上也产生了气体，原因可能是 _________________________________________________。 (3)甲装置中，若把稀硫酸换成CuSO4溶液，试写出铜电极的电极反应____________________________。 答案：(1)C　(2)锌片不纯，锌与杂质构成原电池 (3)Cu2＋＋2e－===Cu 解析：(1)铜为金属活动性顺序表H元素之后的金属，不能与稀硫酸反应，甲烧杯中铜片表面有气泡产生，故A错误；乙没有形成闭合回路，不能形成原电池，故B错误；两烧杯中硫酸都参加反应，氢离子浓度减小，故C正确；甲能形成原电池反应，较一般化学反应速率更大，所以产生气泡的速率甲中比乙中快，故D错误；故选C。(2)在甲实验中，某同学发现不仅铜片上有气泡产生，锌片上也产生了气体，是由于锌片不纯，在锌片上形成原电池；(3)在甲实验中，如果把硫酸换成硫酸铜溶液，Cu2＋在正极上得电子被还原产生Cu，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu。 考点二 原电池电极反应式的书写 【例2】锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而被重视，目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应方程式为Li＋MnO2===LiMnO2，下列说法正确的是(　　) A．Li是正极，电极反应式为Li－e－===Li＋ B．Li是负极，电极反应式为Li－e－===Li＋ C．MnO2是负极，电极反应式为MnO2＋e－===MnO D．Li是负极，电极反应式为Li－2e－===Li2＋ 答案：B 解析：根据锂电池的总反应式Li＋MnO2===LiMnO2，失电子的金属Li为负极，电极反应式为Li－e－===Li＋，A、D错误，B正确；MnO2是正极，电极反应式为MnO2＋e－===MnO，C错误。 1、解题要点 1．遵循三个守恒 (1)得失电子守恒：元素的化合价每升高一价，则元素的原子就会失去一个电子。 元素的化合价每降低一价，则元素的原子就会得到一个电子。 (2)电荷守恒：电极反应左、右两边的正电荷和负电荷数相等。 (3)原子守恒(质量守恒)：电极反应两边同种原子的原子个数相等。 2．书写方法 (1)直观法：针对比较简单的原电池可以采取直观法，先确定原电池的正、负极，列出正、负极上反应的物质，并标出相同数目电子的得失。 注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存，则电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式中。 (2)用差值法写电极反应方程式： 正、负极反应相加得到电池反应的离子方程式。反之，若能写出已知电池的总反应的离子方程式，可以减去较易写出的电极反应式，从而得到较难写出的电极反应式。 复杂电极反应式===总反应式—简单的电极反应式。 【变式2-1】常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池(图1)，测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图2所示，已知O～t1，原电池的负极是Al片，反应过程中有红棕色气体产生，下列说法不正确的是(　　) A．O～t1，正极的电极反应式为2H＋＋NO＋e－===NO2↑＋H2O B．O～t1，溶液中的H＋向Cu电极移动 C．t1时，负极的电极反应式为Cu＋2e－===Cu2＋ D．t1时，原电池中电子的流动方向发生改变是因为Al在浓硝酸中钝化，氧化膜阻碍Al进一步反应 答案：C 解析：O～t1，Al在浓硝酸中发生钝化，铝氧化得到氧化铝，Cu为正极，NO放电生成NO2，正极电极反应式为2H＋＋NO＋e－===NO2↑＋H2O，A正确；O～t1，Cu为正极，溶液中的H＋向Cu电极移动，B正确；t1时，铜为负极，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，C错误。 【变式2-2】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：Cu－2e－===Cu2＋；还原反应：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。 (1)根据以上信息将反应3NO2＋H2O===2H＋＋2NO3－＋NO拆分为两个“半反应式”： 氧化反应式_________________________；还原反应式________________________。 (2)已知某一反应的“半反应式”为CH4＋10OH－－8e－===CO32－＋7H2O；O2＋2H2O＋4e－===4OH－，则总反应式为_________________________________________________。 答案：(1)2NO2＋2H2O－2e－===2NO3－＋4H＋ NO2＋2H＋＋2e－===NO＋H2O (2)CH4＋2O2＋2OH－===CO32－＋3H2O 解析：(1)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，通过分析化合价变化，发生氧化反应的为负极反应，发生还原反应的为正极反应，因此“氧化反应”式为2NO2＋2H2O－2e－===2NO3－＋4H＋，“还原反应”式为NO2＋2H＋＋2e－===NO＋H2O。 (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－===CO32－＋3H2O。 考点三 原电池原理的应用 【例3】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__________________________________________。 (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： ________________________________________________________。 答案：(1)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 (2)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 解题要点 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。 【变式3-1】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： 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 由此可判断这四种金属的活动性顺序是________。 答案：d＞a＞b＞c 解析：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。 【变式3-2】X、Y、Z、W四块金属板分别用导线两两相连浸入稀硫酸中构成原电池。X、Y相连时，X为负极；Z、W相连时，电流方向是W→Z；X、Z相连时，Z极上产生大量气泡；W、Y相连时，W极发生氧化反应。据此判断四种金属的活动性顺序是(　　) A．X>Z>W>Y B．Z>X>Y>W C．X>Y>Z>W D．Y>W>Z>X 答案：A 解析：在原电池中，活泼金属作原电池的负极，失去电子发生氧化反应；不活泼的金属或非金属导体作原电池的正极，阳离子或氧气等在正极得到电子发生还原反应。电子由负极经导线流向正极，与电流的方向相反。因此，X、Y相连时，X为负极，则活动性X>Y；Z、W相连时，电流方向是W→Z，则活动性Z>W；X、Z相连时，Z极上产生大量气泡，则活动性X>Z；W、Y相连时，W极发生氧化反应，则活动性W>Y。综上所述，可以得出金属的活动性顺序：X>Z>W>Y。故正确答案为A。 基础达标 1．选用稀H2SO4、Fe2(SO4)3溶液、铁棒、铜棒、铂棒，组成下图所示的原电池装置(只有两个电极)，观察到电流计的指针均明显偏转，则其可能的组合共有(　　) A．6种　　　B．5种　　　C．4种　　　D．3种 答案：B 解析：符合条件的原电池组合有：①铁棒、铜棒、稀H2SO4；②铁棒、铜棒、Fe2(SO4)3溶液；③铁棒、铂棒、稀H2SO4；④铁棒、铂棒、Fe2(SO4)3溶液；⑤铜棒、铂棒、Fe2(SO4)3溶液。 2．下列装置能产生电流的是(　　) A．　　　　　　B． C．　　　　　　D． 答案：D 解析：A项，未构成闭合回路，错误；B项，无自发进行的氧化还原反应，错误；C项，乙醇不是电解质，不能导电，错误；D项，有活泼性不同的电极，有电解质溶液，形成闭合回路，形成原电池，能产生电流，正确。 3．用铜片、银片、Cu(NO3)2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。 ①在外电路中，电流由铜电极流向银电极 ②正极反应为：Ag++e-=== Ag ③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 ④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同 ⑤盐桥中的K+移向Cu(NO3)2溶液 ⑥电子的移动方向：Cu极-导线-Ag电极-AgNO3溶液-盐桥-Cu(NO3)2溶液 上述①~⑥中正确的有(　　) A．4个　　　B．3个　　　C．2个　　　D．1个 答案：C 解析：金属活动性：Cu>Ag，故在该原电池中Cu为负极，Ag为正极。在外电路中电流由正极流向负极，①错误；正极上得电子发生还原反应，电极反应式为Ag++e-=== Ag，②正确；取出盐桥，则不能形成闭合回路，原电池不能继续工作，③错误；负极：Cu-2e-=== Cu2+，正极：Ag++e-=== Ag，故总反应为Cu+2Ag+=== Cu2++2Ag，铜片与AgNO3反应的离子方程式为Cu+2Ag+=== Cu2++2Ag，与原电池总反应相同，④正确；盐桥中的K+向正极区移动，即K+向AgNO3溶液移动，⑤错误；电子不能进入电解质溶液，⑥错误；选C。 4．下列关于下图装置(该盐桥为含KNO3的琼脂)的说法正确的是 A．银电极是负极 B．铜电极上发生的反应为Cu-2e-=Cu2+ C．外电路中的电子是从银电极流向铜电极 D．盐桥中K+移向CuSO4溶液 【答案】B 【解析】A． 铜电极是负极，故A错误；B． 铜电极是负极，发生的反应为Cu-2e-=Cu2＋，故B正确；C． 铜是负极，银是正极，外电路中的电子是从铜电极流向银电极，故C错误；D． 原电池中，阴离子移动向负极，则盐桥中的阴离子会进入硫酸铜溶液，故D错误；故选B。 5．在如图装置中，观察到图1装置中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色气泡。下列叙述不正确的是(　　) 　 A．图1装置中Cu电极上电极反应式是2H++2e-===H2↑ B．图2装置中Cu电极上发生的电极反应为Cu-2e-=== Cu2+ C．图2装置中Cr电极上电极反应式为N+e-+2H+=== NO2↑+H2O D．两个装置中，电子均由Cr电极经导线流向Cu电极 答案：D 解析：图1装置中铜电极上产生大量的无色气泡，说明铬为负极，铜为正极，正极上析出H2，电极反应式是2H++2e-=== H2↑，A项正确；图2装置中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量有色气泡，说明铜被氧化，应为负极，电极反应式为Cu-2e-===Cu2+，B项正确；图2装置中铬电极上产生大量有色气泡，说明正极为硝酸被还原生成NO2，电极反应式为N+e-+2H+=== NO2↑+H2O，C项正确；图1中电子由Cr电极经导线流向Cu电极，图2中电子由Cu电极经导线流向Cr电极，D项错误。 6．原电池的电极反应不仅与电极材料的性质有关，还与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是(　　) A．由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，其负极反应式为Al-3e-=== Al3+ B．由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为Al-3e-+4OH-=== Al+2H2O C．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应式为Cu-2e-===Cu2+ D．由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极反应式为Cu-2e-=== Cu2+ 答案：C 解析：A项，铝是负极，负极反应式为Al-3e-=== Al3+，正确；B项，铝和NaOH溶液反应，铝是负极，负极反应式为Al-3e-+4OH-===Al+2H2O，正确；C项，铁是负极，负极反应式为Fe-2e-===Fe2+，错误；D项，铝在浓硝酸中钝化，因此铜是负极，负极反应式为Cu-2e-===Cu2+，正确。 7．某化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，部分实验结果记录如下： 编号 电极材料 电解质溶液 电流表指针偏转方向 1 Mg、Al 稀硫酸 偏向Al 2 Cu、Al 稀硫酸 …… 3 Mg、Al NaOH溶液 偏向Mg 根据上表中记录的实验现象，推断下列说法不正确的是(　　) A．实验1中Al为电池的负极，发生还原反应 B．实验2中H+在Cu极上得电子，电流表的指针偏向Cu C．实验3中的Al电极反应式为Al-3e-+4OH-=== Al+2H2O D．通过以上实验说明原电池的正负电极不仅与电极的性质有关，而且与电解质溶液有关 答案：A 解析：Mg和Al作两极，稀硫酸作电解质溶液，镁的活泼性比铝强，镁作负极，发生氧化反应，铝作正极，在正极上H+得到电子发生还原反应，A项错误；电流表指针偏向正极，Cu和Al作两极，稀硫酸作电解质溶液，铝比铜活泼，铝作负极，铜作正极，电流表指针偏向铜，B项正确；Mg和Al作两极，NaOH溶液作电解质溶液，Al能自发和NaOH溶液发生氧化还原反应，所以铝作负极，失去电子生成Al，电极反应式为Al-3e-+4OH-===Al+2H2O，C项正确；通过实验1和实验2比较可知，原电池的正负电极与电极的性质有关，通过实验1和实验3比较可知，原电池的正负电极与电解质溶液也有关，D项正确。 8．关于下图所示的原电池，下列说法正确的是(　　) A．电子从锌电极通过电流表流向铜电极 B．盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移 C．锌电极发生氧化反应；铜电极发生还原反应，其电极反应是2H＋＋2e－===H2↑ D．取出盐桥后，电流表仍会偏转，铜电极在反应前后质量不变 答案：A 解析：锌片作负极，铜片作正极，电子从负极流向正极，A选项正确；盐桥中的阴离子向负极移动，B选项错误；负极发生氧化反应，正极发生还原反应，铜电极发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu，C选项错误；取出盐桥后不能形成原电池，铜电极在反应后质量增加，D选项错误。 9．3.25 g锌与100 mL 1 mol·L-1的稀硫酸反应，为了加快反应速率而不改变H2的产量，可采取的措施是( ) A．滴加几滴浓盐酸 B．滴加几滴浓硝酸 C．滴加几滴硫酸铜溶液 D．加入少量锌粒 答案：A 解析：A．3.25 g Zn的物质的量n(Zn)=，100 mL 1 mol·L-1的稀硫酸中溶质的物质的量n(H2SO4)=1 mol/L×0.1 L=0.1 mol，根据方程式Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑可知：二者反应的物质的量的比是1：1，故硫酸过量，反应放出H2要以不足量的Zn为标准计算。滴加几滴浓盐酸，增加了溶液中c(H+)，反应速率加快，A符合题意；B．硝酸具有强氧化性，与Zn反应不能产生氢气，B不符合题意；C．Zn与CuSO4发生置换反应产生Cu和ZnSO4，Zn、Cu及硫酸构成原电池，使反应速率加快；但由于Zn消耗，导致反应产生H2的量减少，C不符合题意；D．加入少量的Zn，由于Zn是固体，浓度不变，因此反应速率不变，但由于不足量的Zn的量增加，以Zn为标准反应产生的H2的量增多，D不符合题意；故合理选项是A。 10．现有A、B、C、D和Fe五种金属片，将其分别用导线连接后浸入稀硫酸中(如图)，每次实验时，通过灵敏电流计测出电子流动方向如下。 实验分组 所用金属 电子流向 ① A、Fe A→Fe ② C、D D→C ③ A、C C→A ④ B、Fe Fe→B ⑤ …… …… 根据上述情况，回答下列问题： (1)上述五种金属的活动性顺序：　　　　　　　。  (2)在①中，Fe片上观察到的现象是　　　　　　　　　　。  (3)在②中，溶液中H+向金属片　　　　(填“C”或“D”)移动。  (4)如果实验⑤用B、D，则导线中电流方向为　　　(填“B→D”或“D→B”)。  (5)已知反应：Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+。请用下列试剂和材料，用上图所示装置，将此反应设计成原电池。 试剂：CuCl2溶液、FeCl3溶液、FeCl2溶液、KSCN溶液、K3[Fe(CN)6]溶液、双氧水、NaOH溶液。 材料：Cu片、Fe片、石墨棒。 设计原电池应选用的试剂和材料是　　　　　　　 　　　　　。 答案：(1)D>C>A>Fe>B　(2)有无色气泡生成　(3)C　(4)B→D　(5)FeCl3溶液、Cu片、石墨棒 解析：(1)原电池工作时，电子从负极经外电路流向正极，以稀硫酸为电解质溶液时较活泼的金属作负极，由电子流向可知金属活动性：A> Fe、D>C、C>A、Fe>B，则金属活动性：D>C>A>Fe>B。 (2)在①中，Fe为正极，氢离子得电子生成氢气，可观察到Fe片上有无色气泡生成。 (3)在②中，溶液中H+向正极移动，即向C移动。 (4)如果实验⑤用B、D，因活泼性B<D，则电流方向为B→D。 (5)根据反应Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+设计原电池，Cu被氧化，应为负极，正极可为石墨棒，电解质溶液为氯化铁溶液。  11．利用反应：Zn＋2FeCl3===ZnCl2＋2FeCl2组成一个化学电池。 (1)在下面的方框中画出带盐桥的装置图。 (2)正极材料为________，电极反应式为：______________________。 负极材料为________，电极反应式为：__________________________。 (3)若电池内溶液为100 mL 0.5 mol·L－1的FeCl3溶液，当溶液中FeCl3全部被还原成FeCl2时，溶液中ZnCl2的物质的量浓度是______，导线上通过的电子是____mol。 答案： (1) (2)石墨(答案合理即可)　2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋　Zn Zn－2e－===Zn2＋ (2)0.25 mol·L－1　 0.05 解析：(1)据氧化还原方程式知还原剂Zn为负极，电极反应为：Zn－2e－===Zn2＋，正极可为Cu、Fe、Ag或石墨，电极反应为：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。 (2)n(Fe3＋)＝0.5 mol·L－1×0.1 L＝0.05 mol，则转移电子的物质的量为0.05 mol，c(ZnCl2)＝1/2×0.5 mol·L－1＝0.25 mol·L－1。 综合应用 12．根据下图，可判断出下列离子方程式中错误的是(　　) A．2Ag(s)＋Cd2＋(aq)===2Ag＋(aq)＋Cd(s) B．Co2＋(aq)＋Cd(s)===Co(s)＋Cd2＋(aq) C．2Ag＋(aq)＋Cd(s)===2Ag(s)＋Cd2＋(aq) D．2Ag＋(aq)＋Co(s)===2Ag(s)＋Co2＋(aq) 答案：A 解析：由第一个原电池装置中正、负极的标注可知，该装置在反应过程中Cd失去电子作负极，发生氧化反应，则Co电极在反应过程中就要发生还原反应，由上可知，Cd的金属性强于Co；由第二个原电池装置中正、负极的标注可知，Co在反应过程中失去电子，则Ag电极就要在反应过程中得电子，说明Co的金属性强于Ag；综上可知三者的金属性强弱顺序为Cd>Co>Ag。再根据在氧化还原反应中，由活泼性强的金属能将活泼性较弱的金属从其盐溶液中置换出来的规律可知，A项是错误的。 13．控制合适的条件，将反应2Fe3++2I-2Fe2++I2设计成如图所示原电池，下列判断不正确的是 A．双液原电池的优点是电流稳定 B．反应开始时，甲中石墨电极上被还原 C．可以通过电流计读数为零来判断是否达到平衡状态 D．电流计读数为零后，在甲中溶入固体，甲中石墨电极为正极 答案：D 解析：将反应2Fe3++2I-2Fe2++I2制成原电池，如图，反应开始时，根据原电池的本质，甲池中为FeCl3，则甲池为正极，得电子，被还原，发生还原反应；乙池则为负极，失电子，被氧化，发生氧化反应； A．双液原电池有两个优点：①能量转化率高；②能提供持续稳定的电流，故A正确；B．将反应2Fe3++2I-2Fe2++I2制成原电池，如图，反应开始时，根据原电池的本质，甲池中为FeCl3，则甲池为正极，得电子，被还原，发生还原反应，故B正确；C．当达到平衡状态时，没有电流产生，电流计读数为零，故C正确；D．流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，此时平衡逆向进行，Fe2+被氧化成Fe3+，作电源的负极，故D错误；故选D。 14．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 答案：A 解析：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，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，铜片作正极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，总反应为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。 15．反应Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑，请回答下列问题。 （1）若要使该反应的反应速率加快，下列措施可行的是________(填字母)。 A．将铁粉改为铁片 B．加入少量醋酸钠固体 C．滴加少量CuSO4 D．将稀硫酸改为98%的浓硫酸 （2）若将上述反应设计成原电池，石墨棒为原电池某一极材料，则石墨棒为________极(填“正”或“负”)。石墨棒上产生的现象为_______________，该极上发生的电极反应为_____________，原电池工作时溶液中的SO移向_______极(填正或负)，若反应产生3.36L气体(已换算成标况下)，则理论上消耗铁的质量是__________g。 （3）实验后同学们经过充分讨论，认为符合某些要求的化学反应都可以设计成原电池。下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是_____________。 A．AgNO3+HCl===AgCl+HNO3 B．NaOH+HCl===NaCl+H2O C．C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) D．Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O 在所选反应中选择其中某个反应设计成原电池，该电池负极反应为：_________________________。 答案：（1）C （2）正有气泡产生2H++2e-=H2↑负8.4 （3）DPb-2e-+SO=PbSO4 解析：（1） A．将铁粉改为铁片则减小铁与硫酸的接触面积，故反应速率减慢，A不合题意；B．加入少量醋酸钠固体则有反应CH3COO-+H+CH3COOH，将导致溶液中H+离子浓度减小，故反应速率减慢，B不合题意；C．滴加少量CuSO4由于反应Fe+CuSO4=FeSO4+Cu，在置换出铜附在铁上可形成微小的原电池，故反应速率加快，C符合题意；D．常温下浓硫酸将铁钝化，在铁表面形成致密的氧化物保护膜，阻止反应继续进行，故将稀硫酸改为98%的浓硫酸，将使反应速率减慢，D不合题意；故答案为：C； （2）若将上述反应设计成原电池，则铁电极上发生的电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，发生氧化反应，作负极，故石墨棒为原电池某一极材料，则石墨棒为正，发生的电极反应式为：2H++2e-=H2↑，石墨棒上产生的现象为有大量的无色气泡产生，原电池工作时阳离子移向正极，阴离子移向负极，故溶液中的SO移向负极，根据总反应方程式可知，若反应产生3.36L气体(已换算成标况下)，则理论上消耗铁的质量是=8.4g，故答案为：正；有气泡产生；2H++2e-=H2↑；负；8.4； （3）由于原电池中是电子的定向移动形成电流的，故理论上任何一个自发进行的氧化还原反应均可以设计成原电池，据此分析解题： A．AgNO3+HCl=AgCl+HNO3反应中各元素的化合价没有发生变化，不是氧化还原反应，A不合题意；B．NaOH+HCl=NaCl+H2O反应中各元素的化合价没有发生变化，不是氧化还原反应，B不合题意；C．C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)反应中虽然C和H元素的化合价发生了变化，但是该反应不能自发进行，故不能设计成原电池，C不合题意；D．Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O反应中Pb的化合价发生改变，且能够自发进行，可以设计成原电池，D符合题意；Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O反应中Pb转化PbSO4，化合价升高，发生氧化反应，故该电池负极反应为：Pb-2e-+SO=PbSO4，故答案为：D；Pb-2e-+SO=PbSO4。 拓展培优 16．根据反应2Ag+Cl2===2AgCl设计的一种原电池的装置如图。下列说法正确的是 A．负极反应为Cl2+2e－=2Cl－ B．放电时，离子交换膜右侧溶液中有白色沉淀生成 C．理论上，可以用NaCl溶液代替盐酸 D．当电路中有0.01 mole-转移时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子 答案：C 解析：A．负极上发生Ag-e-+Cl-=AgCl，故A错误；B．放电时，交换膜右侧的氯离子向左侧移动，在负极上有银离子生成，银离子在左侧和氯离子反应生成AgCl沉淀，故B错误；C．根据电池总反应为2Ag+Cl2═2AgCl可知，用NaCl溶液代替盐酸，电池的总反应不变，故C正确；D．放电时，当电路中转移0.01mole−时，交换膜右侧会有0.01mol氯离子通过阴离子交换膜向左侧移动，同时会有0.01molAg失去0.01mol电子生成银离子，银离子会与氯离子反应生成氯化银沉淀，所以交换膜左侧溶液中离子物质的量不变，故D错误；故答案为：C。 17．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↓ 答案：B 解析：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，电极反应为2I－－2e－===I2，B正确；C2作正极，溶液中Hg2＋得电子，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。 18．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的稀H2SO4中，乙同学将电极放入6 mol·L－1的NaOH溶液中，如图所示。 (1)写出甲池中发生的有关电极反应的反应式：负极_____________________，正极____________________。 (2)写出乙池中发生的有关电极反应的反应式：负极______________________，正极___________________，总反应离子方程式为____________________________。 (3)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________活动性更强，而乙会判断出_____活动性更强(填写元素符号)。 (4)由此实验，可得到如下哪些结论________。 A．利用原电池反应判断金属活动性顺序应注意选择合适的介质 B．镁的金属性不一定比铝的金属性强 C．该实验说明金属活动性顺序表已过时，已没有实用价值 D．该实验说明化学研究对象复杂、反应条件多变，应具体问题具体分析 (5)上述实验也反过来证明了“利用金属活动性顺序表直接判断原电池中正、负极”的做法不可靠，则请你提出另一个判断原电池正、负极可行的实验方案______________________________________________。 答案 (1)Mg－2e－===Mg2＋　2H＋＋2e－===H2↑(2)2Al＋8OH－－6e－===2AlO＋4H2O 6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑ 2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑ (3)Mg　Al　(4)AD(5)将两种金属电极连上电流表而构成原电池，利用电流表检测电流的方向，从而判断电子的流动方向，再来确定原电池的正、负极 解析 (1)甲池中电池总反应方程式为Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑，Mg作负极，电极反应式为Mg－2e－===Mg2＋，Al作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。(2)乙池中电池总反应方程式为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，负极上为Al被氧化生成Al3＋后与OH－反应生成AlO，电极反应式为2Al－6e－＋8OH－===2AlO＋4H2O；正极产物为H2，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑。(3)甲池中Mg为负极，Al为正极；乙池中Al为负极，Mg为正极，若根据负极材料金属比正极活泼，则甲判断Mg活动性强，乙判断Al活动性强。(4)选AD。Mg的金属活动性一定比Al强，金属活动性顺序表是正确的，应用广泛。(5)判断正、负极可根据回路中电流方向或电子流向等进行判断，直接利用金属活动性顺序表判断原电池的正、负极是不可靠的。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$