第2节 化学能转化为电能 第1课时（同步讲义）化学鲁科版2019选择性必修1

第1章 化学反应与能量转化 第2节 化学能转化为电能 第1课时原电池的工作原理 教学目标 1.了解原电池的工作原理，能写出电极反应式和电池反应式。 2.能利用身边的材料设计简单的原电池。 重点和难点 重点：原电池的工作原理和原电池的设计。 难点：电极反应式的书写。 ◆知识点一 原电池的工作原理 1．铜锌原电池实验探究 (1)实验装置 (2)实验现象 检流计指针 电极表面变化情况 (a) 发生偏转 锌片质量减少，铜片质量增加 (b) 发生偏转 锌片质量减少，铜片质量增加 (3)电极材料及电极反应 负极 正极 电极材料 锌片 铜片 电极反应 Zn－2e－===Zn2＋ Cu2＋＋2e－===Cu 反应类型 氧化反应 还原反应 电池反应 Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋ 电子流向 由锌极通过导线流向铜极 离子移向 阳离子移向正极，阴离子移向负极 盐桥作用 构成闭合回路，使离子通过，传导电流 2．原电池的工作原理【特别提醒】 外电路中由电子的定向移动产生电流，而电解质溶液内部只有离子的定向移动，没有电子的移动。 (1)原电池 ①定义：能把化学能转化为电能的装置。 ②电极名称及电极反应。 负极：电子流出的一极，发生氧化反应； 正极：电子流入的一极，发生还原反应。 ③原电池的构成条件。 a．两个活泼性不同的电极(两种金属或一种金属和一种能导电的非金属)。 b．将电极插入电解质溶液。 c．构成闭合回路。 d．能自发发生的氧化还原反应。 (2)工作原理 外电路中电子由负极流向正极；内电路(电解质溶液)中阴离子移向负极，阳离子移向正极；电子发生定向移动从而形成电流，实现了化学能向电能的转化。 3.原电池的正负极判断 【特别提醒】 外电路中由电子的定向移动产生电流，而电解质溶液内部只有离子的定向移动，没有电子的移动。 即学即练 1．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 【答案】C　 【解析】构成原电池的电极材料可以是导电的非金属，如碳棒，所以A错。在原电池中电子流出的一极失电子被氧化，所以B错。粗锌中含有杂质Cu可形成铜锌原电池，所以C对。能量转化率不可能达100%，所以D错。 2.下列有关图甲和图乙的叙述不正确的是(　　) A．均发生了化学能转化为电能的过程 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电极经导线流向Cu电极 D．相同条件下，图乙比图甲的能量利用效率高 【答案】B 【解析】两个装置都为原电池装置，均发生化学能转化为电能的过程，故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，故B错误；锌作负极，电子从负极经外电路流向正极，故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，故D正确。 ◆知识点二 原电池工作原理的应用 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.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 即学即练 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(　　) 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】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，对于第二个装置，依据还原性规律知，金属活动性b＞c，第三个装置的金属活动性d＞c，由第四个装置电流从a→d，则电子从d→a，故金属活动性d＞a。 2．100 mL 2 mol·L－1盐酸和过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的量，可采用的方法是(　　) A．加入适量的6 mol·L－1的盐酸 B．加入数滴氯化铜溶液 C．加入适量蒸馏水 D．加入适量的氯化钠溶液 【答案】B　 【解析】加入适量的6 mol·L－1的盐酸会增加生成氢气的量，A不符合题意；加入数滴氯化铜溶液，锌置换出铜以后，会构成原电池，加快反应速率，B符合题意；加入适量蒸馏水或加入NaCl溶液，都会减小氢离子浓度，从而减慢了反应速率，C、D不符合题意。 一、原电池的工作原理探究 甲　　　 　　　　乙 【探究1】打开甲、乙两装置中的K1与K2，检流计及锌片有何现象？ 【提示】检流计指针均不发生偏转，甲装置中锌片溶解且有气泡产生，乙装置中锌片上无明显变化。 【探究2】闭合K1、K2，甲、乙装置中的检流计、铜片及锌片有何现象？ 【提示】检流计指针发生偏转，铜片上均有气泡生成，锌片均溶解。 【探究3】乙中盐桥的作用是什么？ 【提示】离子在盐桥中能够定向移动，通过盐桥将两个隔离的电解质溶液连接起来，可使电流传导。 【探究4】甲、乙两原电池中哪个工作效率高？ 【提示】乙电池工作效率高，甲电池中锌片和硫酸电解质溶液直接接触，少量锌会与硫酸直接反应，降低工作效率。 【探究5】原电池的工作原理(以铜锌原电池为例，画出示意图) 【提示】 实践应用 1．某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是(　　) A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出 B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu C．a和b用导线连接后，溶液中的Cu2＋向铜电极移动 D．a和b用导线连接后，Fe片上发生还原反应 【答案】D　 【解析】a和b不连接时，Fe与硫酸铜溶液发生置换反应，和b用导线连接时，形成原电池，Fe作负极，Cu作正极，以此解答该题。a和b不连接时，铁和铜离子发生置换反应，所以铁片上有铜析出，A正确；a和b连接时，该装置构成原电池，铜作正极，发生还原反应，铜离子得电子生成铜，电极反应式为Cu2＋＋ 2e－===Cu，B正确；a和b用导线连接时，形成原电池，原电池溶液中阳离子移向正极，即溶液中的Cu2＋向铜电极移动，C正确；a和b连接时，该装置构成原电池，铁作负极，发生氧化反应，D错误。 2．如图所示装置，检流计G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是稀硫酸 B．a是Cu，b是Zn，c是稀硫酸 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】由题意，a极变粗，b极变细可知，b为负极，a为正极，溶液中阳离子在a极上得电子析出，应为金属盐溶液，a、b两金属活泼性b>a，所以A、B、C错，D正确。 二、原电池的电极反应式书写和注意事项 1．原电池电极反应式书写的一般步骤 — — — 2.原电池电极反应式在书写时应注意的问题 (1)电极反应常用“=”而不用“”连接。 (2)电极反应中若有气体生成，需加“↑”，弱电解质或难溶物均以化学式表示，其余以离子符号表示。 (3)必须遵循质量守恒、电荷守恒及正、负两极得失电子数相等的规律。 (4)原电池正、负两极的电极反应在得失电子数相等的情况下加和即得总反应(合二为一)；反之，总反应减去其中的一极反应可得另一极反应(一分为二)。 实践应用 1．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，结果电流计指针发生偏转，下列分析正确的是(　　) A．电流方向是从C1到C2 B．C1是负极，发生的反应是2I－－2e－===I2 C．K＋向C1电极移动 D．总反应是Hg2＋＋2I－===HgI2↓ 【答案】B 【解析】电流计指针发生偏转，说明有电流形成，构成原电池，碘离子具有还原性，失电子，C1为负极，电极反应式为2I－－2e－===I2，B正确；C2为正极，溶液中汞离子得电子，电极反应式为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；为保持硝酸汞溶液中电荷守恒，盐桥中阳离子移向硝酸汞溶液(C2电极)，C错误；原电池反应为氧化还原反应，该反应是非氧化还原反应，D错误。 2.由A、B、C、D四种金属按下表中装置图进行实验。 装置 现象 金属A不断溶解形成二价金属离子 C极质量增加 A极有气泡产生 根据实验现象回答下列问题： (1)装置甲中负极的电极反应式是___________________________________________。 (2)装置乙中正极的电极反应式是____________________________________________。 (3)装置丙中溶液的pH______(填“变大”“变小”或“不变”)。 (4)四种金属活动性由强到弱的顺序是____________________________________。 【答案】(1)A－2e－===A2＋　(2)Cu2＋＋2e－=== Cu　(3)变大　(4)D＞A＞B＞C 【解析】甲、乙、丙均为原电池装置。依据原电池原理，甲中A不断溶解，则A为负极、B为正极，活动性：A＞B；乙中C极增重，即析出Cu，则B为负极，活动性：B＞C；丙中A上有气泡即H2产生，则A为正极，活动性：D＞A，随着H＋的消耗，pH变大。 考点一 原电池的构成及工作原理 【例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。 【变式1-1】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选项错误；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选项正确；外电路中，电子从负极流向正极，C选项错误；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选项错误。 【变式1-2】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。 考点二 原电池电极的判断和电极反应式的书写 【例2】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。 【变式2-1】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。 【变式2-2】半导体光催化CO2机理如图甲所示，设计成电化学装置如图乙所示，则下列说法正确的是(　　) A．若导线上有4 mol电子移动，则质子交换膜左侧产生22.4 L O2 B．装置中进行的总反应一定是自发的氧化还原反应 C．图乙中的能量转化形式为光能→电能→化学能 D．b极上的电极反应式为CO2＋6H＋－6e－===CH3OH＋H2O 【答案】C 【解析】未指明温度和压强，无法确定气体的体积，故A错误；装置中进行的总反应是通过光能作用完成的，不是自发的氧化还原反应，故B错误；图乙中的能量转化形式为光能→电能→化学能，故C正确；b极上CO2发生得电子的还原反应，电极反应式为CO2＋6H＋＋6e－===CH3OH＋H2O，故D错误。 考点三 原电池工作原理的应用 【例3】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。 【变式3-1】．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。 【变式3-2】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。 基础达标 1．下列叙述正确的是(　　) ①原电池是把化学能转化成电能的一种装置 ②原电池的正极发生氧化反应，负极发生还原反应 ③不能自发进行的氧化还原反应，通过原电池的装置均可实现 ④碳棒不能用来作原电池的正极 ⑤反应Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋，能以原电池的形式来实现 A．①⑤ B．①④⑤ C．②③④ D．②⑤ 【答案】A　 【解析】①原电池是把化学能转化成电能的装置，故正确；②根据原电池的工作原理，负极上失去电子，化合价升高，发生氧化反应，正极上得电子，化合价降低，发生还原反应，故错误；③原电池构成条件之一是自发发生氧化还原反应，故错误；④碳棒能导电，可以作正极，故错误；⑤可以让铜作负极，正极是石墨，电解质溶液为硝酸银溶液，组成原电池，故正确。 2.（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。 3．如图所示的原电池装置，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是(　　) A．外电路的电流方向为X→外电路→Y B．若两电极分别为Zn和碳棒，则X为碳棒，Y为Zn C．若两电极都是金属，则它们的活动性为X>Y D．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应 【答案】C　 【解析】由图可知，电子的流动方向是X→外电路→Y，则电流的方向就为Y→外电路→X；X为原电池的负极，Y为正极，X的活动性比Y的强；X极应发生氧化反应，Y极应发生还原反应。所以A、B、D错误，C正确。 4．10 mL浓度为1 mol·L－1的硫酸溶液与过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是(　　) A．加入适量的3 mol·L－1的硫酸溶液 B．加入适量的蒸馏水 C．加入数滴硫酸铜溶液 D．加入适量的硫酸钠溶液 【答案】C 【解析】加入适量的3 mol·L－1的硫酸，增大了氢离子的浓度，也增大了氢离子的物质的量，故A错误；加入适量蒸馏水，氢离子的浓度减小，不改变氢离子的物质的量，化学反应速率减小，故B错误；加入数滴硫酸铜溶液，Zn足量，构成锌铜原电池，加快反应速率，且没有改变氢离子的物质的量，不影响生成的氢气的总量，故C正确；加入适量的硫酸钠溶液，氢离子的浓度减小，不改变氢离子的物质的量，化学反应速率减小，故D错误。 5.原电池的构成是有条件的，下列关于如图所示装置的叙述错误的是(　　) A．Cu是负极，其质量逐渐减轻 B．H＋向铁电极移动 C．Cu片上有红棕色气体产生 D．Fe电极上发生还原反应 【答案】C 【解析】由于铁在常温下遇浓硝酸发生钝化，故将铁和铜用导线连接插入浓硝酸中，发生的反应为Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，故铜为负极，电极反应为Cu－2e－===Cu2＋，铁为正极，电极反应为2NO＋4H＋＋2e－===2NO2↑＋2H2O。A.由分析可知，Cu是负极，其质量逐渐减轻，A正确；B.原电池中阳离子移向正极，故H＋向铁电极移动，B正确；C.由分析可知，NO在Fe片上得到电子，生成红棕色NO2气体，C错误；D.由分析可知，Fe电极为正极，发生还原反应，D正确。 6．铜锌原电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是(　　) A．b电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu B．盐桥中K＋移向a电极 C．a电极发生还原反应 D．电子由Zn电极流出，经盐桥流向b电极 【答案】A 【解析】b电极上铜离子得到电子被还原，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，A正确；a电极为负极，盐桥中K＋移向正极即b电极，B错误；a电极为Zn，失去电子转变为Zn2＋，锌元素化合价升高，发生氧化反应，C错误；电子由Zn电极流出，沿导线流向b电极，D错误。 7．下列关于如图装置(该盐桥为含KNO3的琼脂)的说法正确的是(　　) A．银电极是负极 B．铜电极上发生的电极反应为Cu－2e－===Cu2＋ C．外电路中的电子从银电极流向铜电极 D．盐桥中K＋移向CuSO4溶液 【答案】B 【解析】该装置为有盐桥的原电池，在原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应，铜比银活泼，铜电极是负极，电极反应为Cu－2e－===Cu2＋，故A错误、B正确；原电池中外电路中的电子从负极流向正极，即从铜电极流向银电极，故C错误；原电池中，阳离子移向正极，则盐桥中K＋移向AgNO3溶液，故D错误。 8．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。 9．某合作学习小组的同学利用下列氧化还原反应设计原电池：2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。下列叙述中正确的是(　　) A．甲烧杯中溶液的pH逐渐减小 B．乙烧杯中发生还原反应 C．外电路的电流方向是从a到b D．电池工作时，盐桥中的SO移向甲烧杯 【答案】C 【解析】甲烧杯中发生的电极反应为MnO＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O，氢离子浓度减小，导致溶液的pH增大，A项错误；甲烧杯中发生还原反应，Mn元素的化合价降低，电极反应式为MnO＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O，乙烧杯中亚铁离子失去电子发生氧化反应，Fe2＋－e－===Fe3＋，B项错误；由上述分析可知，a为正极，b为负极，则电流方向为从a到b，C项正确；阴离子向负极移动，则盐桥中的SO移向乙烧杯，D项错误。 10.（25-26高二·河北衡水·质检）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 【分析】根据题干中的离子反应方程式可知，Cu元素化合价升高，失去电子，故铜做负极，Ag元素化合价降低，Ag+在正极得电子。 【解析】据分析可知Cu失电子，故负极材料一定是铜，故A错误； 若银电极换成Fe，由于Fe比Cu更活泼，在此电解质溶液中，将变为Fe做负极，与题干中的反应原理不符，故B错误；Ag+在正极得电子，电极反应：Ag＋＋e-=Ag，故C正确；原电池中，阴离子移向负极，NO向铜电极移动，故D错误；故选C。 综合应用 11.（24-25高二上·山东·期中）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。 12.（24-25高二上·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。 13.（24-25高二下·北京房山·期中）如图所示的甲、乙两装置，下列有关说法不正确的是 A．甲装置中锌片是负极反应物 B．两装置中，铜片上均能发生反应： C．两装置中，发生的总反应均为： D．两装置中发生反应时，能量转化形式不完全相同 【答案】B 【分析】装置乙中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，锌片与硫酸反应生成硫酸锌和氢气；装置甲中锌片、铜片和稀硫酸组成的原电池装置中，铜片作正极，正极上氢离子得电子发生还原反应生成氢气，锌为负极，失去电子发生氧化反应生成锌离子； 【解析】甲装置中锌片为负极，是负极反应物，A正确；乙没有形成原电池，Cu片不发生反应，甲中 Cu作正极，H+在正极上得电子生成H2，B错误；甲、乙中发生的反应实质是Zn与H+反应，离子方程式为，C正确； 由分析，乙不能将化学能转化为电能，而甲可以将化学能转化为电能，D正确；故选B。 14.（24-25高二下·黑龙江·期中）锌铜原电池装置如图，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。下列叙述正确的是 A．铜电极上发生氧化反应 B．电池工作一段时间后，甲池的c()减小 C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加 D．外电路中电流方向由Zn电极流向Cu电极 【答案】C 【分析】由图象可知，该原电池反应式为：Zn+Cu2+=Zn2++Cu,Zn发生氧化反应，为负极，Cu电极上发生还原反应，为正极，阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，两池溶液中硫酸根浓度不变，随反应进行，甲池中的Zn2+通过阳离子交换膜进入乙池，以保持溶液呈电中性，进入乙池的Zn2+与放电的Cu2+的物质的量相等，而Zn的摩尔质量大于Cu,故乙池溶液总质量增大； 【解析】由图象可知，该原电池反应式为：Zn+Cu2+=Zn2++Cu，Zn为负极，发生氧化反应，Cu为正极，发生还原反应，故A错误； 阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故两池中c()不变，故B错误； 甲池中的Zn2+通过阳离子交换膜进入乙池，乙池中发生反应：Cu2++2e-=Cu，保持溶液呈电中性，进入乙池的Zn2+与放电的Cu2+的物质的量相等，而Zn的摩尔质量大于Cu，故乙池溶液总质量增大，故C正确； Cu为正极，Zn为负极，外电路中电流方向由Cu电极流向Zn电极，故D错误；故选C。 15.（24-25高二下·江苏无锡·期中）利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是 A．b电极为电池负极 B．电池工作时，海水中的向b电极移动 C．电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性 D．每消耗1mol Al，理论需要消耗为33.6L 【答案】B 【分析】Al和海水构成的原电池中，铝为活泼金属，发生失电子的氧化反应生成Al3+，则a电极为负极，b电极为正极，负极反应式为Al-3e-=Al3+，正极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-，原电池工作时，阳离子移向正极，阴离子移向负极，据此分析解答。 【解析】由分析可知，Al为负极，则b为正极，故A错误； 原电池工作时，阳离子向正极移动，即海水中的Na+向b电极移动，故B正确； 原电池工作时，a电极为负极，负极反应式为Al-3e-=Al3+，随后发生反应：，离子净消耗，a电极区域的海水不会呈强碱性，故C错误； 没有说明标准状况，故不能计算氧气的体积，故D错误；故选B。 16.（24-25高二上·陕西汉中·期中）下图中甲和乙是双液原电池装置。由图可判断下列说法错误的是 A．乙图电池反应的离子方程式为： B．甲图当有1mol电子通过外电路时，正极有59gCo析出 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．反应不能发生 【答案】B 【分析】甲电池Cd为负极、Co为正极，电池总反应为，乙电池Co为负极、Ag为正极，发生总反应为。 【解析】由图可知，图乙中Co为负极、Ag为正极，总反应中Co被Ag+氧化离子方程式为，A正确； 由得失电子守恒有关系，则外电路中有2mol电子通过时正极有59gCo析出，B错误； 盐桥的作用是形成闭合回路和平衡电荷，原电池工作时，盐桥中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，使两边溶液保持电中性，C正确； 甲电池Cd为负极、Co为正极，则氧化性Co2+＞Cd2+，乙电池Co为负极、Ag为正极，则氧化性Ag+＞Co2+，因此反应不发生能，D正确；故选B。 17.（24-25高二上·黑龙江哈尔滨·期末）把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，b发生还原反应；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡；b、d相连时，流向d极，则四种金属的活动性由强到弱的顺序为 A．a>b>c>d B．b>d>c>a C．c>a>b>d D．a>c>d>b 【答案】D 【分析】原电池中，活泼性较强的电极为负极，活泼性较弱的电极为正极，放电时，电子由负极经外电路流向正极，电流从正极沿导线流向负极，正极上得电子发生还原反应，据此分析。 【解析】若a、b相连时，b发生还原反应，说明活动性：a>b；c、d相连时，电流由d到c，则电子由c经外电路流向d，说明活动性：c>d；a、c相连时，c极上产生大量气泡，说明活动性：a>c；b、d相连时，流向d极，说明d为负极，则活动性d>b；故四种金属的活动性由强到弱的顺序为a>c>d>b；故选D。 18.（24-25高二上·北京·期中）利用如图装置将反应的化学能转化为电能，下列说法不合理的是 A．a处发生氧化反应 B．电子从a出发经过导线流向b，再经过盐桥流向a，形成闭合回路 C．X可以是或溶液 D．b可以是石墨或铂 【答案】B 【分析】①G表为电流表，原电池放电时，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根据电池反应，负极为Cu，负极液体可以用铜离子溶液或常规盐溶液； ③根据电池反应，正极电解质需要放置三价铁溶液，确保电子流通；正极得电子，需能导电的电极，且此电极不可以直接和三价铁反应。 【解析】根据装置图，a为负极，负极失去电子，发生氧化反应，A项正确； 根据分析，电子从负极a出发经过导线流向正极b，但是电子不能经过电解质溶液，因此不能经过盐桥流向a，B项错误； a为负极，Cu失去电子生成铜离子，因此负极液体可以选择用铜离子溶液或常规盐溶液，C项正确； b极是正极，得到电子，需能导电的电极，且此电极不可以直接和三价铁反应，因此可以是石墨或铂，D项正确；故选B。 拓展培优 19.（24-25高二上·黑龙江·期中）关于如图所示的原电池，下列说法正确的是 A．盐桥中的阳离子向硫酸铜溶液中迁移 B．可以用铜导线替代图中的盐桥 C．铜电极发生氧化反应，其电极反应是 D．取出盐桥后，电流表仍会偏转，锌电极在反应后质量减少 【答案】A 【分析】原电池中，较活泼金属作负极，Zn作负极，失去电子，发生氧化反应，Cu作正极，得到电子，发生还原反应，负极电极反应为：，正极电极反应为：，电子从负极沿导线流向正极，盐桥中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，由此分析回答。 【解析】盐桥中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以盐桥中的阳离子向硫酸铜溶液中迁移，A正确； 盐桥中是离子导体，采用离子导体联通2个半电池构成闭合回路，铜是金属导体，不能用铜导线替代图中的盐桥，B错误； 作正极，发生还原反应，其电极反应是，C错误； 取出盐桥后，不是闭合回路，没有电流产生，电流表不会偏转，D错误；故选A。 20.（25-26高二·辽宁大连·期末）用铜片、银片设计成如图所示的原电池。以下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．电流计中通过0.1 mol电子时，铜片质量减少3.2 g 【答案】D 【分析】Cu比Ag活泼，Cu作负极，Ag作正极。 【解析】电子不能通过电解质溶液，电子流向：Cu→导线→Ag，故A错误； 若电解质为阴离子Cl-，会和乙烧杯中的AgNO3反应生成AgCl沉淀，使堵塞盐桥，故盐桥中的电解质不能为KCl，故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，故C错误； 电流计中通过0.1 mol电子时，铜片发生反应Cu-2e-=Cu2＋，故铜片质量减少0.05mol×64 g·mol-1=3.2 g，故D正确；故选D。 21．为了避免锌片与Cu2＋直接接触发生反应而影响原电池的放电效率，有人设计了如图装置，按要求回答下列问题： (1)此装置工作时，可以观察到的现象是_______________________________________，电池总反应式为___________________________________________。 (2)以上电池中，锌和锌盐溶液组成________，铜和铜盐溶液组成________，中间通过盐桥连接起来。 (3)电池工作时，硫酸锌溶液中SO向____________移动，硫酸铜溶液中SO向____________移动。 (4)此盐桥内为饱和KCl溶液，盐桥是通过________的定向移动来导电的。在工作时，K＋移向________。 【答案】(1)锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质析出，电流表指针发生偏转　Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu　(2)锌半电池　铜半电池　(3)锌电极(或负极)　盐桥　(4)离子　正极区(或CuSO4溶液) 【解析】(1)该装置为锌铜原电池，总反应式为Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋，电池工作时，观察到①锌片不断溶解，②铜片上有红色物质析出，③电流表指针发生偏转。(2)Zn与ZnSO4溶液组成锌半电池，Cu与CuSO4溶液组成铜半电池。(3)电池工作时，ZnSO4溶液中SO向负极或锌电极移动，CuSO4溶液中SO向盐桥移动。(4)盐桥中，K＋向正极区或CuSO4溶液移动，Cl－向负极区或ZnSO4溶液移动，这样依靠离子的定向移动形成闭合回路而导电。 22．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－1NaOH溶液中，如图所示。 (1)写出甲池中发生的有关电极反应式： 负极：________________________________________________________________________， 正极：________________________________________________________________________。 (2)乙池中负极为________，正极发生________反应，总反应的离子方程式为____________________。 (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________(填写元素符号，下同)活动性更强，而乙会判断出________活动性更强。 (4)由此实验，可得到的结论是________(填字母)。 A．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 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－2e－===Mg2＋　2H＋＋2e－===H2↑ (2)铝片　还原　2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑ (3)Mg　Al　(4)AD (5)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↑，所以负极为Al，正极为Mg，正极上发生还原反应。 (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的活动性强，乙判断Al的活动性强。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第1章 化学反应与能量转化 第2节 化学能转化为电能 第1课时原电池的工作原理 教学目标 1.了解原电池的工作原理，能写出电极反应式和电池反应式。 2.能利用身边的材料设计简单的原电池。 重点和难点 重点：原电池的工作原理和原电池的设计。 难点：电极反应式的书写。 ◆知识点一 原电池的工作原理 1．铜锌原电池实验探究 (1)实验装置 (2)实验现象 检流计指针 电极表面变化情况 (a) 发生 锌片质量 ，铜片质量 (b) 发生 锌片质量 ，铜片质量 (3)电极材料及电极反应 负极 正极 电极材料 锌片 铜片 电极反应 反应类型 反应 反应 电池反应 Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋ 电子流向 由 极通过导线流向 极 离子移向 阳离子移向 极，阴离子移向 极 盐桥作用 构成闭合回路，使离子通过，传导电流 2．原电池的工作原理【特别提醒】 外电路中由电子的定向移动产生电流，而电解质溶液内部只有离子的定向移动，没有电子的移动。 (1)原电池 ①定义：能把 转化为 的装置。 ②电极名称及电极反应。 负极：电子 的一极，发生 反应； 正极：电子 的一极，发生 反应。 ③原电池的构成条件。 a．两个活泼性不同的电极(两种金属或一种 和一种能导电的 )。 b．将电极插入 溶液。 c．构成闭合回路。 d．能自发发生的 反应。 (2)工作原理 外电路中电子由 极流向 极；内电路(电解质溶液)中阴离子移向 极，阳离子移向 极；电子发生定向移动从而形成电流，实现了化学能向电能的转化。 3.原电池的正负极判断 【特别提醒】 外电路中由电子的定向移动产生电流，而电解质溶液内部只有离子的定向移动，没有电子的移动。 即学即练 1．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 2.下列有关图甲和图乙的叙述不正确的是(　　) A．均发生了化学能转化为电能的过程 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电极经导线流向Cu电极 D．相同条件下，图乙比图甲的能量利用效率高 ◆知识点二 原电池工作原理的应用 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 反应，较不活泼金属为正极，发生 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.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 以自发进行的氧化还原反应为基础 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)： 还原反应(正极)： 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 即学即练 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(　　) A．a＞b＞c＞d B．b＞c＞d＞a C．d＞a＞b＞c D．a＞b＞d＞c 2．100 mL 2 mol·L－1盐酸和过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的量，可采用的方法是(　　) A．加入适量的6 mol·L－1的盐酸 B．加入数滴氯化铜溶液 C．加入适量蒸馏水 D．加入适量的氯化钠溶液 一、原电池的工作原理探究 甲　　　 　　　　乙 【探究1】打开甲、乙两装置中的K1与K2，检流计及锌片有何现象？ 【探究2】闭合K1、K2，甲、乙装置中的检流计、铜片及锌片有何现象？ 【探究3】乙中盐桥的作用是什么？ 【探究4】甲、乙两原电池中哪个工作效率高？ 【探究5】原电池的工作原理(以铜锌原电池为例，画出示意图) 实践应用 1．某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是(　　) A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出 B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu C．a和b用导线连接后，溶液中的Cu2＋向铜电极移动 D．a和b用导线连接后，Fe片上发生还原反应 2．如图所示装置，检流计G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是稀硫酸 B．a是Cu，b是Zn，c是稀硫酸 C．a是Fe，b是Ag，c为AgNO3溶液 D．a是Ag，b是Fe，c为AgNO3溶液 二、原电池的电极反应式书写和注意事项 1．原电池电极反应式书写的一般步骤 — — — 2.原电池电极反应式在书写时应注意的问题 (1)电极反应常用“=”而不用“”连接。 (2)电极反应中若有气体生成，需加“↑”，弱电解质或难溶物均以化学式表示，其余以离子符号表示。 (3)必须遵循质量守恒、电荷守恒及正、负两极得失电子数相等的规律。 (4)原电池正、负两极的电极反应在得失电子数相等的情况下加和即得总反应(合二为一)；反之，总反应减去其中的一极反应可得另一极反应(一分为二)。 实践应用 1．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，结果电流计指针发生偏转，下列分析正确的是(　　) A．电流方向是从C1到C2 B．C1是负极，发生的反应是2I－－2e－===I2 C．K＋向C1电极移动 D．总反应是Hg2＋＋2I－===HgI2↓ 2.由A、B、C、D四种金属按下表中装置图进行实验。 装置 现象 金属A不断溶解形成二价金属离子 C极质量增加 A极有气泡产生 根据实验现象回答下列问题： (1)装置甲中负极的电极反应式是___________________________________________。 (2)装置乙中正极的电极反应式是____________________________________________。 (3)装置丙中溶液的pH______(填“变大”“变小”或“不变”)。 (4)四种金属活动性由强到弱的顺序是____________________________________。 考点一 原电池的构成及工作原理 【例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(　　) 【变式1-1】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 【变式1-2】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 考点二 原电池电极的判断和电极反应式的书写 【例2】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 【变式2-1】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＋ 【变式2-2】半导体光催化CO2机理如图甲所示，设计成电化学装置如图乙所示，则下列说法正确的是(　　) A．若导线上有4 mol电子移动，则质子交换膜左侧产生22.4 L O2 B．装置中进行的总反应一定是自发的氧化还原反应 C．图乙中的能量转化形式为光能→电能→化学能 D．b极上的电极反应式为CO2＋6H＋－6e－===CH3OH＋H2O 考点三 原电池工作原理的应用 【例3】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 【变式3-1】．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(　　) 【变式3-2】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 基础达标 1．下列叙述正确的是(　　) ①原电池是把化学能转化成电能的一种装置 ②原电池的正极发生氧化反应，负极发生还原反应 ③不能自发进行的氧化还原反应，通过原电池的装置均可实现 ④碳棒不能用来作原电池的正极 ⑤反应Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋，能以原电池的形式来实现 A．①⑤ B．①④⑤ C．②③④ D．②⑤ 2.（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． 3．如图所示的原电池装置，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是(　　) A．外电路的电流方向为X→外电路→Y B．若两电极分别为Zn和碳棒，则X为碳棒，Y为Zn C．若两电极都是金属，则它们的活动性为X>Y D．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应 4．10 mL浓度为1 mol·L－1的硫酸溶液与过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是(　　) A．加入适量的3 mol·L－1的硫酸溶液 B．加入适量的蒸馏水 C．加入数滴硫酸铜溶液 D．加入适量的硫酸钠溶液 5.原电池的构成是有条件的，下列关于如图所示装置的叙述错误的是(　　) A．Cu是负极，其质量逐渐减轻 B．H＋向铁电极移动 C．Cu片上有红棕色气体产生 D．Fe电极上发生还原反应 6．铜锌原电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是(　　) A．b电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu B．盐桥中K＋移向a电极 C．a电极发生还原反应 D．电子由Zn电极流出，经盐桥流向b电极 7．下列关于如图装置(该盐桥为含KNO3的琼脂)的说法正确的是(　　) A．银电极是负极 B．铜电极上发生的电极反应为Cu－2e－===Cu2＋ C．外电路中的电子从银电极流向铜电极 D．盐桥中K＋移向CuSO4溶液 8．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 9．某合作学习小组的同学利用下列氧化还原反应设计原电池：2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。下列叙述中正确的是(　　) A．甲烧杯中溶液的pH逐渐减小 B．乙烧杯中发生还原反应 C．外电路的电流方向是从a到b D．电池工作时，盐桥中的SO移向甲烧杯 10.（25-26高二·河北衡水·质检）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 综合应用 11.（24-25高二上·山东·期中）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 12.（24-25高二上·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 13.（24-25高二下·北京房山·期中）如图所示的甲、乙两装置，下列有关说法不正确的是 A．甲装置中锌片是负极反应物 B．两装置中，铜片上均能发生反应： C．两装置中，发生的总反应均为： D．两装置中发生反应时，能量转化形式不完全相同 14.（24-25高二下·黑龙江·期中）锌铜原电池装置如图，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。下列叙述正确的是 A．铜电极上发生氧化反应 B．电池工作一段时间后，甲池的c()减小 C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加 D．外电路中电流方向由Zn电极流向Cu电极 15.（24-25高二下·江苏无锡·期中）利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是 A．b电极为电池负极 B．电池工作时，海水中的向b电极移动 C．电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性 D．每消耗1mol Al，理论需要消耗为33.6L 16.（24-25高二上·陕西汉中·期中）下图中甲和乙是双液原电池装置。由图可判断下列说法错误的是 A．乙图电池反应的离子方程式为： B．甲图当有1mol电子通过外电路时，正极有59gCo析出 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．反应不能发生 17.（24-25高二上·黑龙江哈尔滨·期末）把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，b发生还原反应；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡；b、d相连时，流向d极，则四种金属的活动性由强到弱的顺序为 A．a>b>c>d B．b>d>c>a C．c>a>b>d D．a>c>d>b 18.（24-25高二上·北京·期中）利用如图装置将反应的化学能转化为电能，下列说法不合理的是 A．a处发生氧化反应 B．电子从a出发经过导线流向b，再经过盐桥流向a，形成闭合回路 C．X可以是或溶液 D．b可以是石墨或铂 拓展培优 19.（24-25高二上·黑龙江·期中）关于如图所示的原电池，下列说法正确的是 A．盐桥中的阳离子向硫酸铜溶液中迁移 B．可以用铜导线替代图中的盐桥 C．铜电极发生氧化反应，其电极反应是 D．取出盐桥后，电流表仍会偏转，锌电极在反应后质量减少 20.（25-26高二·辽宁大连·期末）用铜片、银片设计成如图所示的原电池。以下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．电流计中通过0.1 mol电子时，铜片质量减少3.2 g 21．为了避免锌片与Cu2＋直接接触发生反应而影响原电池的放电效率，有人设计了如图装置，按要求回答下列问题： (1)此装置工作时，可以观察到的现象是_______________________________________，电池总反应式为___________________________________________。 (2)以上电池中，锌和锌盐溶液组成________，铜和铜盐溶液组成________，中间通过盐桥连接起来。 (3)电池工作时，硫酸锌溶液中SO向____________移动，硫酸铜溶液中SO向____________移动。 (4)此盐桥内为饱和KCl溶液，盐桥是通过________的定向移动来导电的。在工作时，K＋移向________。 22．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－1NaOH溶液中，如图所示。 (1)写出甲池中发生的有关电极反应式： 负极：________________________________________________________________________， 正极：________________________________________________________________________。 (2)乙池中负极为________，正极发生________反应，总反应的离子方程式为____________________。 (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________(填写元素符号，下同)活动性更强，而乙会判断出________活动性更强。 (4)由此实验，可得到的结论是________(填字母)。 A．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 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：____________________。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $$