第1章 第2节 第1课时 原电池的工作原理（教用Word）-【金榜题名】2025-2026学年高二化学选择性必修1高中同步学案（鲁科版）

第2节　化学能转化为电能——电池 第1课时　原电池的工作原理 汈汈汈汈汈 学习目标 核心素养 1.通过实验探究能分析、解释原电池的工作原理。 2．能根据原电池原理设计简单的原电池。 3．能认识到电极反应、电极材料、离子导体、电子导体是电化学体系的基本要素，建立对电化学过程的系统分析思路。 4．认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。 1.变化观念与平衡思想：联系化学反应中能量转化，预测在一定条件下某种物质可能发生的化学变化。 2．宏观辨识与微观探析：电池负极失去电子经导线传到正极，电流表指针偏转说明形成原电池，电池宏观现象通过微观探析辨别。 知识点一　原电池的工作原理 1．(活动·探究)探秘铜锌原电池 实验 装置 实验 步骤 将铜片和锌片用导线连接，并在中间串联一个检流计；平行插入盛有1 mol·L-1CuSO4溶液的烧杯中，观察现象 ①用一个充满电解质溶液的盐桥，将置有锌片的ZnSO4溶液和置有铜片的CuSO4溶液连接起来，然后将锌片和铜片用导线连接，并在中间串联一个检流计，观察现象； ②取出盐桥，观察现象 实 验 现 象 检流 计 指针偏转 ①检流计的指针发生偏转； ②取出盐桥，检流计的指针回到原点 电极 变化 锌片逐渐溶解，铜片上有红色固体析出 ①左边烧杯中的锌片逐渐溶解，右边烧杯中的铜片上有红色固体析出； ②取出盐桥，铜片上不再有固体析出，锌片也不再溶解 电极 反应 铜片：Cu2+＋2e－===Cu(还原反应) 锌片：Zn－2e－===Zn2+(氧化反应) 电池总反应：Cu2+＋Zn===Cu＋Zn2+ 2.原电池的工作原理 (1)定义：将化学能转化为电能的装置。 (2)装置构成的条件：电极反应物、电极材料、离子导体、电子导体、自发进行的氧化还原反应。 (3)电极 负极——电子流出(还原剂发生氧化反应)的电极。 正极——电子流入(氧化剂发生还原反应)的电极。 (4)半反应：氧化反应和还原反应是在两个电极分别进行的。每个电极或是发生失去电子的变化—氧化，或是发生获得电子的变化——还原，分别相当于氧化还原反应的一半，这种反应常称为半反应。 (5)电极反应：在电极上进行的半反应。 (6)电子流动方向和电流方向 ①外电路：电子由锌电极经过导线流向铜电极，电流由铜电极流向锌电极； ②内电路：阳离子移向正极，阴离子移向负极。 [思考探究] 　某学生利用如图实验装置探究盐桥式原电池的工作原理，按照要求依次回答下列问题： (1)装置中盐桥除添加琼脂外，还要添加KCl的饱和溶液，电池工作时，对盐桥中的K＋、Cl－的移动方向的表述正确的是________(填字母)。 A．盐桥中的K＋向左侧烧杯移动、Cl－向右侧烧杯移动 B．盐桥中的K＋向右侧烧杯移动、Cl－向左侧烧杯移动 C．盐桥中的K＋、CI－都向左侧烧杯移动 D．盐桥中的K＋、Cl－几乎都不移动 (2)装置中盐桥的作用是______(填字母)。 A．使电子通过 B．使两个烧杯中的溶液连成一个通路 C．使ZuSO4溶液和CuSO4溶液均保持电中性 提示：(1)左侧烧杯中锌失电子变成锌离子，使得锌电极附近带正电荷，吸引阴离子向左侧烧杯移动，右侧烧杯中铜离子得到电子变成铜，使得铜电极附近带负电荷，吸引阳离子向右侧烧杯移动，故盐桥中的K＋向右侧烧杯移动、Cl－向左侧烧杯移动。 (2)原电池电子在外电路由负极流向正极，而盐桥中只存在阴、阳离子的移动，故A错误；原电池必须是闭合电路，借助盐桥可使两个烧杯中的溶液连成一个通路，故B正确；通过盐桥中阴、阳离子的移动，使ZnSO4溶液和CuSO4溶液均保持电中性，故C正确。 答案：(1)B　(2)BC 1．原电池中盐桥的作用 (1)构成闭合回路，形成原电池。 (2)避免电极与电解质溶液直接反应，有利于最大程度地将化学能转化为电能。 (3)盐桥中的阴、阳离子定向迁移，使溶液保持电中性，反应持续进行，能长时间稳定放电。 2．原电池正、负极的判断方法 3．原电池电极反应式的书写 (1)一般电极反应式的书写方法 第一步： ———— 第二步： —— 第三步： ——两电极反应式相加，与总反应式对照验证 (2)已知总反应式，书写电极反应式 ①分析化合价，确定正极、负极的反应物与产物。 ②在电极反应式的左边写出得失电子数，使得失电子守恒。 ③根据质量守恒配平电极反应式。 ④复杂电极反应式＝总反应式－简单的电极反应式。 [典例1]　下列装置中，能构成原电池的是(　　) [解析]　A项，酒精为非电解质，错误；B项，未使用盐桥，不能形成闭合回路，错误；C项，两个电极材料相同，不能形成原电池，错误。 [答案]　D 1．关于锌铜原电池装置(如下图所示)，下列分析正确的是(　　) A．一段时间后两烧杯中c(Zn2+)、c(Cu2+)均减小 B．原电池工作时，Cu电极流出电子，发生反应：Cu－2e－===Cu2+ C.原电池工作时，Zn电极发生还原反应： Zn2+＋2e－===Zn D．原电池工作时的总反应为Zn＋Cu2+===Zn2+＋Cu 解析：选D　Zn为负极，反应为Zn－2e－===Zn2+，溶液中Zn2+浓度增大，A错误；Cu为正极，工作时电子流入，反应为Cu2+＋2e－===Cu，B错误；原电池工作时，Zn电极发生氧化反应，C错误；正、负极得失电子数相等时，相加为总反应式：Zn＋Cu2+===Zn2+＋Cu，D正确。 知识点二　原电池原理的应用 1．加快化学反应速率 构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快。如实验室制H2时，粗锌比纯锌与稀硫酸反应快，或向溶液中滴入几滴CuSO4溶液，反应加快。 2．比较金属的活动性强弱 3．设计原电池 (1)理论上，自发的氧化还原反应，可以设计成原电池。 (2)外电路 负极——还原性较强的物质被氧化 　,e－Ｆ 正极——氧化性较强的物质被还原 (3)内电路：将两电极浸入电解质溶液中，阴、阳离子作定向移动。 [思考探究] 请根据反应Cu＋2AgNO3===Cu (NO3)2＋2Ag设计一个能持续稳定产生电流的原电池装置。 1．你能根据上述氧化还原反应分析反应中的两个半反应如何表示吗？ 提示：氧化反应(负极)：Cu－2e－===Cu2+，还原反应(正极)：2Ag＋＋2e－===2Ag。 2．原电池分正、负两极，上述反应中何种材料作负极？两极金属材料的活泼性与电源的正、负极有何关系？ 提示：以两极反应为原理，确定电极材料。一般较活泼的金属作负极，较不活泼的金属或非金属作正极。Cu为负极材料，Ag或石墨或铂电极为正极材料，一般是相对活泼的金属材料作负极。 3．如何选择上述原电池的电解质溶液？如果使用盐桥，电解质溶液的选择有何规律可循？ 提示：电解质溶液一般能与负极反应，可以选用AgNO3溶液作为电解质溶液。如果使用盐桥，应选择与电极材料有相同离子的溶液作电解质溶液。 4．请画出你设计的原电池的两种类型装置图。 提示： 5．按设计要求“能持续稳定产生电流的原电池装置”，你选择上述哪一个装置？ 提示：选择乙。因为甲装置中还原剂Cu与氧化剂Ag＋直接接触，易造成能量损耗；随着反应进行不能持续产生电流。 1．设计原电池的基本原理是：以“氧化剂＋还原剂===还原产物＋氧化产物”为基础，把氧化还原反应分解为氧化反应和还原反应两个半反应，即正极发生还原反应：氧化剂＋ne－===还原产物，负极发生氧化反应：还原剂－ne－===氧化产物，从而确定电极反应。 2．设计的关键是选择合适的电解质溶液和两个电极。 (1)电解质溶液：一般能与负极反应，或者溶解在溶液中的物质(如O2)与负极反应。 (2)电极材料：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。 3．如果设计含有盐桥的原电池，则两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子，如在Cu—Zn构成的原电池中，负极Zn浸泡在含有Zn2+的电解质溶液中，而正极Cu浸泡在含有Cu2+的电解质溶液中。 [典例2]　把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连可以组成几个原电池。若a、b 相连时a为负极；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b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱为(　　) A．a＞b＞c＞d　　　　B．a＞c＞d＞b C．c＞a＞b＞d D．b＞d＞c＞a [解析]　若a、b相连时a为负极，则活动性顺序：a＞b；c、d相连时电流由d→c，说明c是负极，则活动性顺序：c＞d；a、c相连时c极上产生大量气泡，说明c是正极，则活动性顺序：a＞c；b、d相连时b上有大量气泡产生，说明b是正极，则活动性顺序：d＞b，故四种金属的活动性顺序是a＞c＞d＞b，故选B。 [答案]　B 2．某研究小组设计的铜铁原电池如下图所示： (1)若原电池装置为图甲： ①工作时，下列叙述正确的是________。 A．正极反应为Fe－2e－===Fe2+ B．电池反应为Fe＋Cu2+===Fe2+＋Cu C．在外电路中，电子从负极流向正极 D．盐桥中的K＋移向FeSO4溶液 ②A电极观察到的现象是________________________________________________________________________。 (2)若原电池装置为图乙： ①电极材料X可以是________(填序号，下同)。 a．铁　　　　b．铜　　　　c．石墨 ②Y溶液是________。 a．FeSO4溶液 b．CuSO4溶液 c．CuCl2溶液 解析：(1)①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Fe＋Cu2+===Fe2+＋Cu，B正确；外电路中，电子从负极流向正极，C正确；右烧杯中由于Fe失去电子形成Fe2+，使得该烧杯中正电荷的离子增加，为维持电中性，Cl－应该通过盐桥流向FeSO4溶液，D错误。②现象是看到有红色物质析出。(2)①不含盐桥的原电池中正极材料是比负极金属活泼性差的金属或导电的非金属，故此时正极是铜或石墨，但负极只能是铁。②电解质溶液是含不活泼金属离子的盐溶液，可为硫酸铜、氯化铜或硝酸铜溶液。 答案：(1)①BC　②有红色物质析出 (2)①bc　②bc [课堂检测] 1．在理论上不能用于设计原电池的化学反应是(　　) A．HCl(aq) ＋NaOH(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)ΔH<0 B．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l) ΔH<0 C．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s)ΔH<0 D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH<0 解析：选A　A项，中和反应不是氧化还原反应，因此不能用于设计原电池；B项，反应2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)中，C、O元素的化合价变化，属于氧化还原反应，能用于设计原电池；C项，4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s)中Fe、O元素的化合价变化，属于氧化还原反应，因此能用于设计原电池；D项，反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)中，H、O元素的化合价变化，属于氧化还原反应，能用于设计原电池。 2．下列装置中，能构成原电池的是(　　) 答案：D 3．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经导线流向Cu D．相同条件下，图乙比图甲的能量利用效率高 解析：选B　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。 4．根据光合作用原理，设计如图原电池装置。下列说法正确的是(　　) A．a电极为原电池的正极 B．外电路电流方向是a→b C．b电极的电极反应式为：O2＋2e－＋2H＋===H2O2 D．a电极上每生成1 mol O2，通过质子交换膜的H＋为2 mol 解析：选C　根据图示可知，a电极上H2O转化为H＋和O2，发生氧化反应，则a电极为原电池的负极，A项错误；a电极为负极，b电极为正极，外电路电流方向应从正极到负极，即b→a，B项错误；根据图示可知，b电极上O2得电子转化为H2O2，电极反应式为：O2＋2e－＋2H＋===H2O2，C项正确；a电极上每生成1 mol O2，转移4 mol电子，则通过质子交换膜的H＋为4 mol，D项错误。 5．如图所示装置可构成原电池。 试回答下列问题： (1)电解质溶液为浓硝酸时，灯泡________(填“亮”或“不亮”；填“亮”做a，填“不亮”做b)。 a．若灯泡亮，则Mg电极上发生的反应为 ________________________________________________________________________。 b．若灯泡不亮，则理由为________________________________________________________________________。 (2)电解质溶液为NaOH溶液时，灯泡________(填“亮”或“不亮”；填“亮”做a，填“不亮”做b)。 a．若灯泡亮，则Mg电极上发生的反应为____________________________；Al电极上发生的反应为________________________________________________________________________。 b．若灯泡不亮，则理由为________________________________________________________________________。 解析：灯泡是否亮取决于该装置中是否有电流通过，即该装置是否能构成原电池；若能构成原电池，则灯泡亮；否则，灯泡不亮。Mg—Al—浓硝酸构成的原电池中，Mg与浓硝酸反应，Al遇浓硝酸发生钝化，所以Mg电极为负极；但Mg—Al—NaOH溶液构成的原电池中，Al与NaOH反应，Mg与NaOH不反应，所以Al电极为负极。 答案：(1)亮　Mg－2e－===Mg2+ (2)亮　6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－　2Al＋8OH－－6e－===2[Al(OH)4]－ 6．(1)利用反应Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2设计成如图所示的原电池。 ①写出电极反应： 正极________________________________________________________________________； 负极________________________________________________________________________。 ②图中X溶液是______，Y溶液是______。 ③原电池工作时，盐桥中的________(填“阳”或“阴”)离子向X溶液方向移动。 (2)控制适合的条件，将反应2Fe3+＋2I－⥫⥬2Fe2+＋I2设计成如图所示的原电池。 ①反应开始时，乙中石墨电极上发生________(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应为______________________。甲中石墨电极上发生________(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应为________________________________________________________________________。 ②电流表读数为0时，反应达到平衡状态，此时在甲中加入FeCl2固体，则乙中的石墨作________(填“正”或“负”)极，该电极的电极反应为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极反应为 ________________________________________________________________________。 解析：(1)该原电池中Cu作负极，电极反应为Cu－2e－===Cu2+；C作正极，电极反应为2Fe3+＋2e－===2Fe2+。X应为FeCl3溶液，Y应为CuCl2溶液。原电池工作时，盐桥中的阳离子向正极(C)移动。 (2)根据反应2Fe3+＋2I－===2Fe2+＋I2，原电池的电极反应：负极：2I－－2e－===I2，发生氧化反应；正极：2Fe3+＋2e－===2Fe2+，发生还原反应。①反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应；②当电流表读数为0时反应已平衡，此时，在甲中加入FeCl2固体，反应2Fe3+＋2I－⥫⥬2Fe2+＋I2平衡向左移动。因此，右侧石墨作正极，电极反应为I2＋2e－===2I－；左侧石墨作负极，电极反应为2Fe2+－2e－===2Fe3+。 (3)Cu作负极，O2在正极上得电子：O2＋4e－＋4H＋===2H2O。 答案：(1)①2Fe3+＋2e－===2Fe2+ Cu－2e－===Cu2+ ②FeCl3　CuCl2　③阳 (2)①氧化　2I－－2e－===I2　还原　2Fe3+＋2e－===2Fe2+ ②正　I2＋2e－===2I－ (3)O2＋4e－＋4H＋===2H2O课时作业(三)　原电池的工作原理 一、选择题 1．反应Cu(s)＋2Ag＋(aq)＝Cu2+(aq)＋2Ag(s)设计成如图所示原电池，下列叙述正确的是(　　) A．盐桥(饱和KNO3琼脂)中的K＋移向Cu(NO3)2溶液 B．Ag作负极，Cu作正极 C．工作一段时间后，溶液中c(Cu2+)增大 D．取出盐桥后，电流计的指针依然发生偏转 解析：选C　由电池总反应可知，Cu失电子被氧化生成Cu2+，则Cu为负极，Ag为正极，盐桥中阳离子向正极移动，则K＋移向AgNO3溶液，A、B错误；负极反应式为Cu－2e－===Cu2+，则原电池工作一段时间后，溶液中c(Cu2+)增大，C正确；取出盐桥后，该装置不能形成闭合回路，故电流计指针不发生偏转，D错误。 2．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) 解析：选A　由图可知，左侧原电池的负极反应为Cd－2e－===Cd 2+，正极反应为Co2+＋2e－===Co，金属活动性Cd>Co；右侧原电池负极反应为Co－2e－===Co2+，正极反应为Ag＋＋e－===Ag，金属活动性Co>Ag；故金属活动性强弱顺序为Cd>Co>Ag，金属活动性强的金属能置换出金属活动性弱的金属，A项不能发生反应。 3．设计如图所示的装置研究电化学原理，下列叙述错误的是(　　) A．a和b不连接时，只锌片上有气泡逸出，锌片逐渐溶解 B．a和b用导线连接时，H＋从铜片上获得锌失去的电子 C．无论a和b是否用导线连接，装置中所涉及的化学反应都相同 D．无论a和b是否用导线连接，装置中都存在化学能转变为电能的过程 解析：选D　a和b不连接，未构成原电池，锌片与稀硫酸反应，Zn＋2H＋===Zn2+＋H2↑，锌片上产生氢气，锌片逐渐溶解，A正确；a和b用导线连接，构成原电池，锌作负极，铜作正极，根据原电池工作原理，H＋在铜片上得到锌失去的电子，转化成氢气，B正确；是否连接，都发生反应Zn＋2H＋===Zn2+＋H2↑，C正确；a和b连接，构成原电池，是化学能转化成电能的过程，a和b不连接，不构成原电池，没有电流产生，D错误。 4．将一张滤纸剪成四等份，用铜片、锌片、发光二极管、导线在玻璃片上连接成如图所示的装置，在四张滤纸上滴加稀硫酸直至全部润湿。下列叙述中正确的是(　　) A．锌片上有气泡，铜片溶解 B．Zn片发生还原反应 C．电子都是从铜片经外电路流向锌片 D．该装置至少有两种形式的能量转换 解析：选D　 锌、铜、稀硫酸构成原电池，锌为负极，铜为正极，正极上发生还原反应生成氢气，故A错误；锌为负极，发生氧化反应，故B错误；电子从锌极经外电路流向铜极，故C错误；该装置存在电能与化学能、电能与光能的转化，故D正确。 5．控制合适的条件，将反应Fe3+＋Ag⥫⥬Fe2+＋Ag＋设计成如图所示的原电池(盐桥中装有琼脂－硝酸钾溶液)，灵敏电流计的0刻度居中，左右均有刻度，已知接通电路后，观察到电流计指针向右偏转。下列判断不正确的是(　　) A.外电路中，电子从银电极流向石墨电极 B．电池工作时，盐桥中的K＋移向甲烧杯 C．电流计居中后，向甲烧杯中加入一定量的铁粉，电流计指针将向左偏转 D．一段时间后，电流计指针反向偏转，越过0刻度，向左边偏转 答案：D 6．100 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 解析：选B　加入适量的6 mol·L-1的盐酸会增加生成氢气的量，A项不符合题意； 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项符合题意； 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项不符合题意。 7．如图是一电池，下列有关说法正确的是(　　) A．该电池负极反应为Fe2+－e－===Fe3+ B．当有6.02×1023个电子转移时，Fe电极减少56 g C．石墨电极上发生氧化反应 D．盐桥中K＋移向右侧FeCl3溶液 解析：选D　如图装置构成Fe－FeCl3－石墨原电池，活泼金属Fe为负极，Fe－2e－===Fe2+，发生氧化反应，石墨电极发生还原反应，Fe3+＋e－===Fe2+，A、C项错误； Fe－2e－===Fe2+，当转移1 mol电子时，参与反应的Fe有0.5 mol，即28 g ，B项错误； 石墨电极为正极，正极反应为Fe3+＋e－===Fe2+，溶液中c(Fe3+)减少，为使FeCl3溶液保持电中性，盐桥中的K＋移向右侧FeCl3溶液，D项正确。 8．如下图，有关该电化学装置的叙述正确的是(　　) A．该装置主要是电能转化为化学能 B．负极反应：Cu2+＋2e－===Cu，正极反应：Zn－2e－===Zn2+ C．在不改变总反应的前提下，可用Na2SO4替换ZnSO4，用石墨替换Cu棒 D．电子流动方向：Zn电极→电流表→Cu电极→盐桥→Zn电极 解析：选B　由总反应方程式Li＋MnO2===LiMnO2可知，Li元素在反应后化合价升高(0→＋1)，Mn元素在反应后化合价降低(＋4→＋3)。Li被氧化，在电池中做负极，电极反应式为Li－e－===Li＋，MnO2在正极上得电子，电极反应式为MnO2＋e－===MnO。 9．锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到重视，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+ 解析：选C　该装置为原电池，把化学能转化为电能，故A项错误；负极反应：Zn－2e－===Zn2+，正极反应：Cu2+＋2e－===Cu，故B项错误；在不改变总反应的前提下，可用Na2SO4替换ZnSO4，用石墨替换Cu棒，故C项正确；电子流动方向：Zn电极→电流表→Cu电极，电子不通过溶液，故D项错误。 10．被称之为“软电池”的纸质电池总反应为Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnOOH。则下列说法正确的是(　　) A．该电池正极反应式为：2MnO2＋2e－＋2H2O===2MnOOH＋2OH－ B．该电池反应中MnO2起催化作用 C．该电池工作时电流由Zn经导线流向MnO2 D．该电池中Zn做负极，发生还原反应 解析：选A　由反应的总方程式可知，该原电池中，Zn元素化合价升高，被氧化，Mn元素化合价降低，被还原，则锌做负极，二氧化锰做正极，负极电极反应为Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O，正极电极反应为2MnO2＋2e－＋2H2O===2MnOOH＋2OH－，故A项正确；该原电池中，锰元素化合价由＋4价变为＋3价，所以二氧化锰做正极，发生还原反应，故B项错误；电子从负极沿导线流向正极，电流由正极流向负极，故C项错误；该原电池中，锌元素的化合价由0价变为＋2价，锌失电子做负极，发生氧化反应，故D项错误。 11．某学习小组的同学查阅相关资料得到氧化性：Cr2O>Fe3+，设计了如图所示的盐桥原电池。盐桥中装有含琼脂的饱和K2SO4溶液。下列叙述中正确的是(　　) A．甲烧杯的溶液中发生还原反应 B．外电路的电流方向是从b极到a极 C．电池工作时，盐桥中的SO移向乙烧杯 D．乙烧杯中的电极反应式为2Cr3+＋7H2O－6e－===Cr2O＋14H＋ 解析：选B　由于氧化性：Cr2O>Fe3+，即Cr2O可以将Fe2+氧化为Fe3+，故在原电池中，Fe2+失电子被氧化，则a极为负极；Cr2O得电子被还原，则b极为正极。Fe2+失电子被氧化，即甲烧杯的溶液中发生氧化反应，A错误；外电路中电流由正极流向负极，即由b极流向a极，B正确；原电池中，阴离子移向负极，则SO移向甲烧杯，C错误；乙烧杯中Cr2O得电子被还原，则电极反应式为Cr2O＋6e－＋14H＋===2Cr3+＋7H2O，D错误。 二、非选择题 12．由A、B、C、D四种金属按下表中装置图进行实验。 装 置 现 象 二价金属A 不断溶解 C极质 量增加 A上有气 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是__________________________________________。 (2)装置乙中正极的电极反应是________________________________________________________________________。 (3)装置丙中溶液的c(H＋)________(填“变大”“变小”或“不变“)。 (4)四种金属活动性由强到弱的顺序是________________。 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上有气体即产生H2，则A为正极，活动性D>A，故四种金属活动性由强到弱的顺序是D>A>B>C；随着H＋的消耗，c(H＋)减小。 答案：(1)A－2e－===A2+ (2)Cu2+＋2e－===Cu (3)变小　(4)D>A>B>C 13．有甲、乙两位同学均想利用原电池反应验证金属的活动性顺序，并探究产物的有关性质，分别设计了如图所示的原电池，请完成下列问题： (1)甲池中正极上的实验现象是________________________________________________________________________。 (2)乙池中总反应的离子方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)上述实验证明了“利用金属活动性顺序表可直接判断原电池正负极”，这种做法________(“可靠”或“不可靠”)，如不可靠，请你提出另一种判断原电池正负极的可行的方案________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ (若你认为可靠，此空可不作答)。 (4)一段时间后，乙学生将乙池两极取出，然后取少许乙池溶液逐滴滴加6 mol·L-1稀硫酸直至过量，可能观察到的现象是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：本题考查原电池的两极与电解质溶液的有关问题，电解质溶液不同，导致两极发生改变。 (1)当稀硫酸是电解质溶液时，Mg作负极(活泼性Mg>Al)，Al作正极，电极上产生气泡。 (2)当NaOH是电解质溶液时，Al作负极(Mg不与NaOH溶液反应)，总反应为2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑。 (3)原电池的两极与电解质溶液有关，电解质溶液不同，导致电池正、负极变化，所以直接根据金属活动性顺序表判断不可靠。 (4)乙学生将乙池两极取出，电解液中含有[Al(OH)4]－，是NaOH和Na[Al(OH)4]的混合溶液，所以逐滴滴加H2SO4，应该先中和掉NaOH，再与Na[Al(OH)4]反应生成沉淀，当硫酸过量时，Al(OH)3沉淀逐渐消失。 答案：(1)电极上产生大量气泡 (2)2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑ (3)不可靠　将两种金属电极连上电流计而构成原电池，利用电流计检测电流的方向，从而判断电子流动方向，由此确定原电池正负极 (4)开始无明显现象，过一段时间产生白色沉淀，沉淀逐渐溶解最后消失 学科网（北京）股份有限公司 $$