实验活动6 化学能转化成电能（同步讲义）化学人教版必修第二册

第六章 化学反应与能量 实验活动6 化学能转化成电能 教学目标 1．理解氧化还原反应在化学能转化成电能过程中的作用，体会化学的价值。 2．认识原电池的构成要素及其作用。 重点和难点 重点：原电池的概念与构成的条件。 难点：用已经学过的有关知识探究化学能转化成电能的条件和装置。 ◆实验用品 烧杯、导线、电流表；锌片、铜片、石墨棒、稀硫酸。 ◆实验步骤 1．电极材料的实验 (1)用导线将电流表分别与锌片、铜片相连接，使锌片与铜片接触，观察电流表指针是否发生偏转；用石墨棒代替铜片进行上述实验。解释所观察到的现象。 电极材料 电流表指针是否发生偏转 解释 锌片、铜片 锌片、石墨棒 (2)将锌片插入盛有稀硫酸的烧杯里，观察现象；再插入铜片，观察现象；取出铜片，插入石墨棒，观察现象。 电极材料 实验现象 解释 锌片 锌片、铜片 锌片、石墨棒 2．原电池实验 如表所示，选择不同的电极材料，以及稀硫酸、导线和电流表，组装原电池，试验其能否产生电流，并作出解释。 电极材料 实验现象 解释 锌片、铜片 逐渐溶解， 表面有气泡产生，电流表指针 锌、铜、稀硫酸构成原电池， 作负极，铜作正极， 失去电子转化为 ， 得到电子在铜片表面产生 锌片、石墨棒 逐渐溶解， 表面有气泡产生，电流表指针 锌、石墨、稀硫酸构成原电池， 作负极， 作正极， 失去电子转化为 ， 得到电子在石墨棒表面产生 铜片、石墨棒 铜片、石墨棒表面均无明显现象，电流表指针 ◆问题和讨论 1．根据以上实验，说明原电池的工作原理和构成要素，以及组装原电池的操作注意事项。 2．能否用铁片作为电极代替铜锌原电池中的锌片？为什么？ 3．指出原电池实验中铜锌原电池的电极名称，并写出电极反应和电池总反应。 1．工作原理 能量变化 化学能转化为电能 形成条件 两个电极 组合情况 4 ② ③ ④ 负 极 较活泼金属 金属 金属 石墨或Pt 正 极 较不活泼金属 金属氧化物 石墨或Pt 石墨或Pt 电解质溶液或熔液、固体 电解质可能与电极的负极反应，也可能不与电极反应 电极上 有自发的氧化还原反应发生 微粒流向 外电路 电子从负极流向正极 内电路 溶液中阳离子移向正极，阴离子移向负极 2．多角度判断原电池的正、负极 正极 较不活泼金属或非金属 电极材料 较活泼金属 负极 还原反应 电极反应类型 氧化反应 电子流入 电子流向 电子流出 电流流出 电流流向 电流流入 阳离子迁移的电极 离子流向 阴离子迁移的电极 质量增大或不变 电极质量 质量减少或不变 电极有气泡产生 电极现象 电极变细 【易错警示】 1．溶液中无电子流动。 2．原电池的正、负极不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。 在大部分原电池反应中，金属活泼性较强的作负极，另一电极作正极。但在某些特殊条件下例外，如： ①冷的浓硝酸作电解质溶液，金属铁或铝与金属铜作电极时，铁或铝在冷的浓硝酸中钝化，金属活动性弱的铜与浓硝酸发生反应，作负极。 ②NaOH溶液作电解质溶液，金属镁与金属铝作电极时，因铝能与NaOH溶液反应，作负极，而金属活动性强的镁只能作正极。 基础达标 1．（2025高一下·黑龙江·学业考试）人类的衣食住行、社会生产都与能量息息相关。下列有关能量转化叙述错误的是 A B C D A．电灯照明：将电能转化为光能 B．手机充电：将化学能转化为电能 C．风车发电：将风能转化为电能 D．木柴燃烧：将化学能转化为热能 2．（24-25高一下·浙江台州·期中）如图为发光二极管连接柠檬电池。下列说法不正确的是 A．该装置的能量转化形式主要为化学能→电能→光能 B．电子的流向：Zn→导线→Cu→柠檬液→Zn C．锌片是负极，质量不断减小 D．铜片上的电极反应为： 3．（24-25高一下·广东深圳·阶段练习）实验室用锌粒与稀盐酸反应制氢气，下列措施不能使反应速率加快的是 A．升高温度 B．加入少量CuSO4溶液 C．将锌粒研磨成锌粉 D．增加相同浓度的稀盐酸的体积 4．（23-24高一下·山东威海·期末）某同学为了探究原电池工作原理，设计了如图装置进行实验(反应后的溶液不饱和)，下列说法错误的是 A．铁极质量减轻 B．电流表指针发生偏转时，石墨极上有气体生成 C．铁极电极反应式：Fe-2e-=Fe2+ D．若转移0.2mole-，则溶液增重5.6g 5．（24-25高一下·云南保山·期中）少量锌块与过量稀硫酸反应，，下列措施能使反应过程中产生氢气的速率时间图(如图所示)由曲线Ⅱ变为曲线Ⅰ的是 ①适当升高温度；②直接改用浓硫酸；③锌块改成等量锌粉；④加入少量硫酸铜溶液 A．①② B．①④ C．①③ D．全部 6．（2024高一下·浙江·学业考试）如图，在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是 A．电表的指针会向右侧偏斜 B．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应 C．若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为X>Y D．若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为Fe 7．（24-25高一下·北京丰台·期末）某小组进行了如图两组对比实验，下列说法中不正确的是 A．甲装置中锌片上的电极反应： B．甲、乙装置中的能量转化形式不同 C．甲、乙装置中铜表面均产生气泡 D．一段时间后，甲、乙装置中的氢离子浓度均减小 8．（24-25高一下·贵州贵阳·期末）某研究性学习小组为探究原电池工作原理，设计了如图所示装置。下列有关叙述正确的是 A．a与b不连接时，铁片上会有产生 B．a与b用导线连接时，电流从b流向a C．a与b用导线连接时，铁片上发生的反应为 D．无论a与b是否连接，铁片均会发生溶解，溶液由蓝色逐渐变成浅绿色 9．（24-25高一下·上海·期末）某课题小组了解了电池历史后，萌生了自己动手做一个电池的想法，为确保实验顺利进行，下列化学反应可以设计成原电池的是 A． B． C． D． 10．（24-25高一下·北京·期末）铅酸蓄电池的构造示意图如下。关于该电池及其工作原理，下列说法正确的是 已知：难溶于水，该电池总反应为。 A．作电池的负极 B．电池工作时，稀硫酸的浓度增大 C．电池工作时，向负极方向移动 D．电池工作时，铅极发生 综合应用 11．（24-25高一下·贵州贵阳·期末）某化学兴趣小组以铝片和镁片为电极材料、氢氧化钠溶液为电解质溶液，设计的原电池如图所示。下列说法正确的是 A．该装置将电能转化为化学能 B．镁片为负极 C．向铝片附近迁移 D．铝电极的电极反应式为： 12．（24-25高一下·广西百色·期末）“盐水小汽车”因结构简单、制作方便而深受喜爱，其结构和原理如图所示。下列说法错误的是 A．使用前，应将Mg片用砂纸打磨干净 B．溶液中的Cl-向Mg片一极移动 C．溶液中的Na+在Cu片一极得电子发生还原反应 D．负极的电极反应式为Mg-2e-=Mg2+ 13．（24-25高一下·重庆·期末）含铬废水中的重金属铬元素对人体有严重的危害，重庆八中某化学小组设计一种借助微生物将C6H12O6氧化为CO2的电池为电源，通过电解产生的Fe2＋处理含铬废水的方案，从而实现将转化为Cr（OH）3沉淀而除去，装置如图所示。下列说法正确的是 A．当消耗1molC6H12O6时，理论上有24molH＋从b极区通过交换膜移向a极区 B．为加快反应速率，应尽可能的对微生物电池升温 C．铜比铁的导电性更好，因此可以将铁板换成铜板 D．当有1mol被处理时，微生物电池中消耗标况下体积为67.2L的氧气 14．（24-25高一下·天津·期中）下列图示与对应的叙述相符的是 A．图甲装置，由于 Mg比 Al活泼，所以 Mg为负极 B．图乙装置，放电时，正极b极表面的 被还原，转移1mol电子时其质量会增加32g C．图丙装置，通入 的一极是正极，电极反应式为 D．图丁可以表示一定量锌粉与足量稀硫酸反应，加少量 固体产生 的变化 15．（24-25高一下·浙江宁波·期末）用如图所示装置研究原电池的原理，下列说法不正确的是 A．装置(1)不是原电池 B．装置(2)中铜电极反应式为： C．装置(3)中正极质量会减少 D．装置(2)(3)中均向锌电极移动 16．（24-25高一下·河北邢台·期中）锌银蓄电池具有性能稳定、体积小、质量轻等优点，其结构如图所示。工作时发生反应：Ag2O+Zn=2Ag+ZnO。下列说法正确的是 A．b极上的电极反应式为Ag2O+2e-=2Ag+O2- B．b极为原电池的负极 C．放电时，K＋向a极移动 D．a极上发生氧化反应 拓展培优 17．（24-25高一下·辽宁朝阳·期中）某化学兴趣小组自制盐水小彩灯（装置如图所示），在彩灯所连的纸片电池上滴几滴溶液，小彩灯就能亮起来。下列纸片电池的组合中能使小彩灯亮起来的是 选项 A B C D 电极a Fe C Al Cu 电极b Cu C Zn Fe 溶液X 蔗糖溶液 NaCl溶液 乙醇溶液 CuSO4溶液 A．A B．B C．C D．D 18．（24-25高一下·浙江杭州·期中）有关下列四个常用电化学装置的叙述中，正确的是 图I普通锌锰电池 图II碱性锌锰电池 图III铅酸蓄电池 图IV银锌纽扣电池 A．图I所示电池工作时电子从锌筒流出，经过电解质溶液流向石墨电极 B．图II所示电池中，的作用是作还原剂 C．图III所示装置放电工作过程中，负极的质量逐渐减少 D．图IV所示电池中，正极的电极反应式为 19．（24-25高一下·浙江·期中）铅蓄电池是常见的二次电池，其工作原理如图所示。 放电时总反应为：。 (1)写出放电时正极的电极反应式： 。 (2)铅蓄电池放电时一段时间，当转移0.2mol电子时，负极质量将增大 g。 (3)金属(M)-空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为。 已知：①电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。 ②阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过。 比较Mg、Al、Zn三种金属一空气电池，则Mg、Al、Zn分别作为电极时“理论比能量”由大到小的顺序为 ，该电池正极的电极反应式为 ，若为Mg-空气电池，为防止负极区沉积，宜采用 (填“阳离子”或“阴离子”)交换膜。 20．（24-25高一下·新疆喀什·期中）根据化学能转化电能的相关知识，回答下列问题： Ⅰ．理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。请利用反应“Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+”设计一个化学电池(正极材料用碳棒)，回答下列问题： (1)该电池的负极材料是 ，发生 (填“氧化”或“还原”)反应，电解质溶液是 。 (2)正极上出现的现象是 。 (3)若导线上转移电子1 mol，则生成银 g。 Ⅱ．有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人均用镁片和铝片作电极，但甲同学将电极放入6 mol·L-1的H2SO4溶液中，乙同学将电极放入6 mol·L-1的NaOH溶液中，如图所示。 (4)写出甲中正极的电极反应式： 。 (5)乙中负极为 。 (6)如果甲与乙同学均认为“构成原电池的电极材料都是金属时，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，由此他们会得出不同的实验结论，依据该实验实验得出的下列结论中，正确的有_______。 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，没有实用价值了 D．该实验说明化学研究对象复杂、反应受条件影响较大，因此具体问题应具体分析 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第六章 化学反应与能量 实验活动6 化学能转化成电能 教学目标 1．理解氧化还原反应在化学能转化成电能过程中的作用，体会化学的价值。 2．认识原电池的构成要素及其作用。 重点和难点 重点：原电池的概念与构成的条件。 难点：用已经学过的有关知识探究化学能转化成电能的条件和装置。 ◆实验用品 烧杯、导线、电流表；锌片、铜片、石墨棒、稀硫酸。 ◆实验步骤 1．电极材料的实验 (1)用导线将电流表分别与锌片、铜片相连接，使锌片与铜片接触，观察电流表指针是否发生偏转；用石墨棒代替铜片进行上述实验。解释所观察到的现象。 电极材料 电流表指针是否发生偏转 解释 锌片、铜片 否 没有电解质溶液，无法形成原电池 锌片、石墨棒 否 (2)将锌片插入盛有稀硫酸的烧杯里，观察现象；再插入铜片，观察现象；取出铜片，插入石墨棒，观察现象。 电极材料 实验现象 解释 锌片 锌片逐渐溶解，表面有气泡产生 锌与稀硫酸反应生成氢气 锌片、铜片 锌片逐渐溶解，表面有气泡产生，铜片表面无明显现象 锌与稀硫酸反应生成氢气，铜与稀硫酸不反应 锌片、石墨棒 锌片逐渐溶解，表面有气泡产生，石墨棒表面无明显现象 锌与稀硫酸反应生成氢气，石墨与稀硫酸不反应 2．原电池实验 如表所示，选择不同的电极材料，以及稀硫酸、导线和电流表，组装原电池，试验其能否产生电流，并作出解释。 电极材料 实验现象 解释 锌片、铜片 锌片逐渐溶解，铜片表面有气泡产生，电流表指针发生偏转 锌、铜、稀硫酸构成原电池，锌作负极，铜作正极，锌失去电子转化为Zn2＋，H＋得到电子在铜片表面产生H2 锌片、石墨棒 锌片逐渐溶解，石墨棒表面有气泡产生，电流表指针发生偏转 锌、石墨、稀硫酸构成原电池，锌作负极，石墨棒作正极，锌失去电子转化为Zn2＋，H＋得到电子在石墨棒表面产生H2 铜片、石墨棒 铜片、石墨棒表面均无明显现象，电流表指针不偏转 铜、石墨与稀硫酸不反应，无法构成原电池 ◆问题和讨论 1．根据以上实验，说明原电池的工作原理和构成要素，以及组装原电池的操作注意事项。 【答案】原电池的工作原理：原电池在工作时，负极上失电子发生氧化反应，电子通过外电路输送到正极上，电解质溶液中具有氧化性的物质得到电子发生还原反应，氧化反应和还原反应不断发生，负极失去的电子通过导线不断地流向正极，电解质溶液中的阳离子不断地从负极移向正极，这样就形成了闭合回路，实现化学能向电能的转化。 原电池的构成要素：①电极材料由两种金属活动性不同的金属或由金属与其他导电的材料(非金属或某些氧化物等)组成；②电解质溶液：作反应介质，参与氧化还原反应，在溶液中构成闭合回路，起导电的作用；③两电极之间有导线连接或直接接触，形成闭合回路；④发生的反应是自发的氧化还原反应。 组装原电池的操作注意事项：①选择合适的电极材料；②能发生自发的氧化还原反应；③整个装置能形成闭合回路。 2．能否用铁片作为电极代替铜锌原电池中的锌片？为什么？ 【答案】可以用铁片代替锌片，因为铁比铜活泼，且能够与稀硫酸发生自发的氧化还原反应。 3．指出原电池实验中铜锌原电池的电极名称，并写出电极反应和电池总反应。 【答案】Zn：负极，Zn－2e－===Zn2＋； Cu：正极，2H＋＋2e－===H2↑； 电池总反应：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。 1．工作原理 能量变化 化学能转化为电能 形成条件 两个电极 组合情况 4 ② ③ ④ 负 极 较活泼金属 金属 金属 石墨或Pt 正 极 较不活泼金属 金属氧化物 石墨或Pt 石墨或Pt 电解质溶液或熔液、固体 电解质可能与电极的负极反应，也可能不与电极反应 电极上 有自发的氧化还原反应发生 微粒流向 外电路 电子从负极流向正极 内电路 溶液中阳离子移向正极，阴离子移向负极 2．多角度判断原电池的正、负极 正极 较不活泼金属或非金属 电极材料 较活泼金属 负极 还原反应 电极反应类型 氧化反应 电子流入 电子流向 电子流出 电流流出 电流流向 电流流入 阳离子迁移的电极 离子流向 阴离子迁移的电极 质量增大或不变 电极质量 质量减少或不变 电极有气泡产生 电极现象 电极变细 【易错警示】 1．溶液中无电子流动。 2．原电池的正、负极不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。 在大部分原电池反应中，金属活泼性较强的作负极，另一电极作正极。但在某些特殊条件下例外，如： ①冷的浓硝酸作电解质溶液，金属铁或铝与金属铜作电极时，铁或铝在冷的浓硝酸中钝化，金属活动性弱的铜与浓硝酸发生反应，作负极。 ②NaOH溶液作电解质溶液，金属镁与金属铝作电极时，因铝能与NaOH溶液反应，作负极，而金属活动性强的镁只能作正极。 基础达标 1．（2025高一下·黑龙江·学业考试）人类的衣食住行、社会生产都与能量息息相关。下列有关能量转化叙述错误的是 A B C D A．电灯照明：将电能转化为光能 B．手机充电：将化学能转化为电能 C．风车发电：将风能转化为电能 D．木柴燃烧：将化学能转化为热能 【答案】B 【解析】A．电灯照明是将电能转化为光能，A正确； B．充电是将电能转化为电池中的化学能，B错误； C．风力发电利用风能转化为电能，C正确； D．物质燃烧是利用燃烧时发生的化学反应中的化学能转化为热能，D正确； 故选B。 2．（24-25高一下·浙江台州·期中）如图为发光二极管连接柠檬电池。下列说法不正确的是 A．该装置的能量转化形式主要为化学能→电能→光能 B．电子的流向：Zn→导线→Cu→柠檬液→Zn C．锌片是负极，质量不断减小 D．铜片上的电极反应为： 【答案】B 【分析】该装置为原电池装置，锌为负极，铜为正极。 【解析】A．该装置为原电池装置，能量转化形式主要为：化学能→电能→光能，A正确； B．原电池中电子由负极沿导线流向正极：Zn→导线→Cu，B错误； C．根据分析，锌片是负极，电极反应为：，故质量不断减小，C正确； D．铜为正极，电极反应为：，D正确； 故选B。 3．（24-25高一下·广东深圳·阶段练习）实验室用锌粒与稀盐酸反应制氢气，下列措施不能使反应速率加快的是 A．升高温度 B．加入少量CuSO4溶液 C．将锌粒研磨成锌粉 D．增加相同浓度的稀盐酸的体积 【答案】D 【解析】A．升高温度能加快锌粒和稀盐酸的反应，A不符合题意； B．锌置换出铜，形成锌—铜原电池，可以加快反应速率， B不符合题意； C．将锌粒研磨成锌粉，增大接触面积，可以加快反应速率，C不符合题意； D．增大相同浓度的盐酸用量，盐酸浓度未变，不能加快反应速率，D符合题意； 故选D。 4．（23-24高一下·山东威海·期末）某同学为了探究原电池工作原理，设计了如图装置进行实验(反应后的溶液不饱和)，下列说法错误的是 A．铁极质量减轻 B．电流表指针发生偏转时，石墨极上有气体生成 C．铁极电极反应式：Fe-2e-=Fe2+ D．若转移0.2mole-，则溶液增重5.6g 【答案】D 【解析】A．Fe为负极，原电池工作时，Fe失去电子形成Fe2+，质量减轻，A正确； B．电流表发生偏转时，说明原电池开始工作，有电子流经电流表，Fe为负极，石墨为正极，正极反应式为H++2e-=H2，有氢气生成，B正确； C．Fe为负极，石墨为正极，负极反应为Fe-2e-=Fe2+，C正确； D．若转移0.2mol e-，则有0.1mol Fe失去电子形成Fe2+，溶液中增加了0.1mol亚铁离子，增重5.6g，但与此同时，也会析出0.1mol H2，溶液减重0.2g，故D错误； 答案选D。 5．（24-25高一下·云南保山·期中）少量锌块与过量稀硫酸反应，，下列措施能使反应过程中产生氢气的速率时间图(如图所示)由曲线Ⅱ变为曲线Ⅰ的是 ①适当升高温度；②直接改用浓硫酸；③锌块改成等量锌粉；④加入少量硫酸铜溶液 A．①② B．①④ C．①③ D．全部 【答案】C 【分析】由曲线Ⅱ变为曲线Ⅰ，反应速率增大且生成氢气的量不变； 【解析】①温度升高，更多的分子变为活化分子，有效碰撞次数增加，反应速率加快，且锌的量不变不影响生成氢气的量，①合理； ②浓硫酸具有强氧化性，与金属反应一般不能产生氢气，②不合理； ③改用等量的锌粉，增大了反应物的接触面积，反应速率加快，③合理； ④滴加硫酸铜溶液，锌把铜置换出来，形成原电池，反应速率加快，由于锌被消耗，所以氢气的量减小，④不合理； 故选C。 6．（2024高一下·浙江·学业考试）如图，在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是 A．电表的指针会向右侧偏斜 B．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应 C．若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为X>Y D．若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为Fe 【答案】C 【分析】在原电池中，电子由负极沿导线流向正极，则由图中电子流动方向，可确定 X电极为负极，Y电极为正极。 【解析】A．电表指针的偏转方向取决于电流的方向，电流方向与电子流向相反，电子从X流向Y，则电流从Y流向X，但不知电表的正负接线柱与X、Y极的连接方式，无法确定电表向哪一侧偏斜，A不正确； B．X极为负极，金属失电子发生氧化反应，Y极上溶液中的离子得电子发生还原反应，B不正确； C．若两电极都是金属，由于X极为负极，Y极为正极，则它们的活动性顺序为X>Y，C正确； D．若两电极分别为Fe和碳棒，由于X极为负极，Y极为正极，则X为Fe，Y为碳棒，D不正确； 故选C。 7．（24-25高一下·北京丰台·期末）某小组进行了如图两组对比实验，下列说法中不正确的是 A．甲装置中锌片上的电极反应： B．甲、乙装置中的能量转化形式不同 C．甲、乙装置中铜表面均产生气泡 D．一段时间后，甲、乙装置中的氢离子浓度均减小 【答案】C 【分析】甲图是Zn-Cu原电池，Zn为负极，电极反应式为，Cu为正极，电解质是硫酸溶液，故电极反应式为。乙图没有用导线连接两个金属，无法形成原电池，则Zn直接与稀硫酸反应产生气泡，Cu与稀硫酸不反应，无现象。 【解析】A．根据分析，甲装置中锌片上的电极反应为，A正确； B．甲装置是原电池，化学能转化为电能，乙装置没有形成原电池，化学能转化为热能，B正确； C．根据分析，甲装置中铜电极上得电子产生氢气，乙装置得铜与硫酸不反应无现象，C错误； D．根据分析，一段时间后，两装置都消耗硫酸，甲、乙装置中的氢离子浓度均减小，D正确； 故选C。 8．（24-25高一下·贵州贵阳·期末）某研究性学习小组为探究原电池工作原理，设计了如图所示装置。下列有关叙述正确的是 A．a与b不连接时，铁片上会有产生 B．a与b用导线连接时，电流从b流向a C．a与b用导线连接时，铁片上发生的反应为 D．无论a与b是否连接，铁片均会发生溶解，溶液由蓝色逐渐变成浅绿色 【答案】D 【分析】a与b不连接时，铁与硫酸铜发生置换反应：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+，铜片无现象；a与b用导线连接时，该装置为原电池装置，铁为负极，电极反应为：Fe-2e-=Fe2+，铜为正极，电极反应为：Cu2++2e-=Cu。 【解析】A．根据分析，a与b不连接时，铁片上发生反应：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+，会有Cu产生，A错误； B．根据分析，a与b用导线连接时，铁为负极，铜为正极，电流从a流向b，B错误； C．根据分析，a与b用导线连接时，铁为负极，电极反应为：Fe-2e-=Fe2+，C错误； D．根据分析，无论a与b是否连接，铁片均会发生溶解生成Fe2+，Cu2+逐渐转化为Cu，溶液由蓝色逐渐变成浅绿色，D正确； 故选D。 9．（24-25高一下·上海·期末）某课题小组了解了电池历史后，萌生了自己动手做一个电池的想法，为确保实验顺利进行，下列化学反应可以设计成原电池的是 A． B． C． D． 【答案】D 【分析】根据原电池原理，自发的氧化还原反应可被设计为原电池。 【解析】A．CaO与H2O反应生成Ca(OH)2，各元素化合价均未变化，属于非氧化还原反应，无法设计为原电池，A错误； B．NaOH与HCl的中和反应无元素化合价变化，属于非氧化还原反应，不能作为原电池反应，B错误； C．CaCO3高温分解为CaO和CO2，各元素化合价均未变化，属于非氧化还原反应，不符合原电池构成条件，C错误； D．Fe与CuCl2反应生成Cu和FeCl2，Fe元素化合价升高，Cu元素化合价降低，属于氧化还原反应，可设计为原电池，D正确； 故选D。 10．（24-25高一下·北京·期末）铅酸蓄电池的构造示意图如下。关于该电池及其工作原理，下列说法正确的是 已知：难溶于水，该电池总反应为。 A．作电池的负极 B．电池工作时，稀硫酸的浓度增大 C．电池工作时，向负极方向移动 D．电池工作时，铅极发生 【答案】D 【分析】铅酸蓄电池总反应为，电池工作时，Pb失电子生成，Pb作负极；得电子生成，作正极。 【解析】A．作电池的正极，A不正确； B．电池工作时消耗，故稀硫酸的浓度减小，B不正确； C．电池工作时，电子导体和离子导体中的载流子形成闭合回路，电子导体中电子由负极流向正极，离子导体(此处为电解质溶液)中阴离子由正极流向负极；反之，阳离子由负极流向正极，故向正极方向移动，C不正确； D．由电池总反应可以得到，铅极(即负极)铅失去电子发生氧化反应生成硫酸铅，，D正确。 故选D。 综合应用 11．（24-25高一下·贵州贵阳·期末）某化学兴趣小组以铝片和镁片为电极材料、氢氧化钠溶液为电解质溶液，设计的原电池如图所示。下列说法正确的是 A．该装置将电能转化为化学能 B．镁片为负极 C．向铝片附近迁移 D．铝电极的电极反应式为： 【答案】C 【分析】电极为Al、Mg，电解质溶液为氢氧化钠溶液，由于Al能与NaOH溶液发生氧化还原反应，所以该装置能够形成原电池，铝失去电子被氧化，Al为负极，则Mg为正极。 【解析】A．该装置能够形成原电池，将化学能转化为电能，A错误； B．由分析，镁为正极，B错误； C．原电池中阴离子向负极移动，故向铝极移动，C正确； D．铝电极的电极反应式为：，D错误； 故选C。 12．（24-25高一下·广西百色·期末）“盐水小汽车”因结构简单、制作方便而深受喜爱，其结构和原理如图所示。下列说法错误的是 A．使用前，应将Mg片用砂纸打磨干净 B．溶液中的Cl-向Mg片一极移动 C．溶液中的Na+在Cu片一极得电子发生还原反应 D．负极的电极反应式为Mg-2e-=Mg2+ 【答案】C 【分析】已知Mg的金属性比Cu强，故Mg作负极，电极反应为：Mg-2e-=Mg2+，而Cu作正极，电极反应为：O2+4e-+2H2O=4OH-，据此分析解题。 【解析】A．Mg的性质很活泼，易被氧气氧化在其表面形成致密的氧化物保护膜，故使用前，应将Mg片用砂纸打磨干净，A正确； B．由分析可知，Mg电极为负极，Cu电极为正极，故溶液中的Cl-向负极即Mg片一极移动，B正确； C．由分析可知，Mg电极为负极，Cu电极为正极，则溶液中的Na+移向正极Cu片，但不是Na+得电子发生还原反应，而是O2得到电子，C错误； D．由分析可知，负极的电极反应式为Mg-2e-=Mg2+，D正确； 故答案为C。 13．（24-25高一下·重庆·期末）含铬废水中的重金属铬元素对人体有严重的危害，重庆八中某化学小组设计一种借助微生物将C6H12O6氧化为CO2的电池为电源，通过电解产生的Fe2＋处理含铬废水的方案，从而实现将转化为Cr（OH）3沉淀而除去，装置如图所示。下列说法正确的是 A．当消耗1molC6H12O6时，理论上有24molH＋从b极区通过交换膜移向a极区 B．为加快反应速率，应尽可能的对微生物电池升温 C．铜比铁的导电性更好，因此可以将铁板换成铜板 D．当有1mol被处理时，微生物电池中消耗标况下体积为67.2L的氧气 【答案】D 【分析】微生物电池为原电池，通入氧气的电极b为正极，a为负极，以微生物电池为电源，左侧铁板与正极相连，为阳极，右侧铁板为阴极。 【解析】A．原电池中阳离子移向正极，b为正极，a为负极，故H＋应从a区移动向b区，A错误； B．升温太高，微生物会失活，反应速率反而降低，B错误； C．若换为铜板，则阳极电极无法产生Fe2+，生成的Cu2+无法将还原，C错误； D．处理1mol（转化为Cr3+）转移6mol电子，需要消耗6molFe2+，阳极Fe失电子生成Fe2+，产生6molFe2+转移12mol电子，正极消耗1molO2转移4mol电子，故正极消耗3molO2，标况下体积为：，D正确； 故选D。 14．（24-25高一下·天津·期中）下列图示与对应的叙述相符的是 A．图甲装置，由于 Mg比 Al活泼，所以 Mg为负极 B．图乙装置，放电时，正极b极表面的 被还原，转移1mol电子时其质量会增加32g C．图丙装置，通入 的一极是正极，电极反应式为 D．图丁可以表示一定量锌粉与足量稀硫酸反应，加少量 固体产生 的变化 【答案】B 【解析】A．图甲中尽管Mg比Al活泼，但Mg与氢氧化钠不反应，铝与氢氧化钠能够反应，铝为负极，A错误； B．乙装置为铅酸蓄电池，放电时铅电极被氧化，电极为正电极被还原：，转移1mol电子时，其质量会增加0.5mol×（223g/mol-159g/mol）=32g ，B正确； C．丙装置为碱性氢氧燃料电池，氢气的一极为负极，氧气的一极为正极：，C错误； D．一定量锌粉与足量稀硫酸反应时加少量CuSO4，锌置换出铜，形成原电池反应，反应速率增大，但由于锌不足，所以生成氢气总量减小，D错误； 故选B。 15．（24-25高一下·浙江宁波·期末）用如图所示装置研究原电池的原理，下列说法不正确的是 A．装置(1)不是原电池 B．装置(2)中铜电极反应式为： C．装置(3)中正极质量会减少 D．装置(2)(3)中均向锌电极移动 【答案】C 【解析】A．图中没有形成闭合电路，不能构成原电池，A正确； B．锌较铜活泼，Zn失去电子发生氧化反应为负极，正极铜上的电极反应为氢离子发生还原反应生成氢气：，B正确； C．装置(3)中，正极铜上铜离子发生还原反应生成铜单质，质量增大，C错误； D．原电池中阴离子向负极移动，故装置(2)(3)中均向锌电极移动，D正确； 故选C。 16．（24-25高一下·河北邢台·期中）锌银蓄电池具有性能稳定、体积小、质量轻等优点，其结构如图所示。工作时发生反应：Ag2O+Zn=2Ag+ZnO。下列说法正确的是 A．b极上的电极反应式为Ag2O+2e-=2Ag+O2- B．b极为原电池的负极 C．放电时，K＋向a极移动 D．a极上发生氧化反应 【答案】D 【分析】题干锌银蓄电池结构装置图并结合电池总反应式可知，a电极为负极，发生氧化反应，电极反应为：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O，b电极为正极，发生还原反应，电极反应为：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，据此分析。 【解析】A．b极上的电极反应式为Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，A错误； B．a电极为负极，b极为原电池的正极，B错误； C．放电时，阳离子向正极移动，即向b极移动，C错误； D．a极为负极，该电极上发生氧化反应，D正确； 故答案为D。 拓展培优 17．（24-25高一下·辽宁朝阳·期中）某化学兴趣小组自制盐水小彩灯（装置如图所示），在彩灯所连的纸片电池上滴几滴溶液，小彩灯就能亮起来。下列纸片电池的组合中能使小彩灯亮起来的是 选项 A B C D 电极a Fe C Al Cu 电极b Cu C Zn Fe 溶液X 蔗糖溶液 NaCl溶液 乙醇溶液 CuSO4溶液 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【解析】A．蔗糖溶液不是电解质溶液，不能形成原电池，A错误； B．正、负电极都是C，活泼性相同，不能形成原电池，B错误； C．乙醇溶液不是电解质溶液，不能形成原电池，C错误； D．Cu和Fe分别是两个活泼性不同的电极，硫酸铜溶液导电，且能发生自发的氧化还原反应，能构成原电池，让小彩灯亮起来，D正确； 故选D。 18．（24-25高一下·浙江杭州·期中）有关下列四个常用电化学装置的叙述中，正确的是 图I普通锌锰电池 图II碱性锌锰电池 图III铅酸蓄电池 图IV银锌纽扣电池 A．图I所示电池工作时电子从锌筒流出，经过电解质溶液流向石墨电极 B．图II所示电池中，的作用是作还原剂 C．图III所示装置放电工作过程中，负极的质量逐渐减少 D．图IV所示电池中，正极的电极反应式为 【答案】D 【解析】A．普通锌锰电池中，锌筒为负极，石墨电极为正极，电子由锌筒经外电路流向石墨电极，电子不能经过电解质溶液，故A错误； B．碱性锌锰电池中，得电子生成MnOOH和OH-，Mn元素由+4价下降到+3价，所以作氧化剂，故B错误； C．图Ⅲ所示装置工作过程中，负极发生反应Pb-2e-+=PbSO4，质量逐渐增大，故C错误； D．银锌纽扣电池中，锌为负极，Ag2O为正极，正极Ag2O得到电子生成Ag，根据得失电子守恒和电荷守恒配平电极方程式为：，故D正确； 故选D。 19．（24-25高一下·浙江·期中）铅蓄电池是常见的二次电池，其工作原理如图所示。 放电时总反应为：。 (1)写出放电时正极的电极反应式： 。 (2)铅蓄电池放电时一段时间，当转移0.2mol电子时，负极质量将增大 g。 (3)金属(M)-空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为。 已知：①电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。 ②阳离子交换膜只允许阳离子通过，阴离子交换膜只允许阴离子通过。 比较Mg、Al、Zn三种金属一空气电池，则Mg、Al、Zn分别作为电极时“理论比能量”由大到小的顺序为 ，该电池正极的电极反应式为 ，若为Mg-空气电池，为防止负极区沉积，宜采用 (填“阳离子”或“阴离子”)交换膜。 【答案】(1) (2)9.6 (3) 阳离子 【解析】（1）正极为二氧化铅得到电子结合硫酸根离子生成硫酸铅，正极的电极反应式为； （2）负极电极反应式为Pb-2e-+=PbSO4，铅蓄电池放电时一段时间，当转移0.2mol电子时，根据Pb～2e-～PbSO4，负极质量增大的为硫酸根的质量，故负极增大的质量为96g/mol×0.1mol=9.6g； （3）假设三种金属质量都是1g时，这三种金属转移电子物质的量分别为：Mg：、Al：，Zn：，所以则Mg、Al、Zn分别作为电极时“理论比能量”由大到小的顺序为：Al>Mg>Zn；根据电池的总反应可知，正极上氧气得电子和水反应生成OH−，电极反应为；负极上Mg失电子生成Mg2+，为防止负极区沉积Mg(OH)2，则正极区生成的OH−不能向负极移动，故为阳离子交换膜，故答案为：；；阳离子。 20．（24-25高一下·新疆喀什·期中）根据化学能转化电能的相关知识，回答下列问题： Ⅰ．理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。请利用反应“Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+”设计一个化学电池(正极材料用碳棒)，回答下列问题： (1)该电池的负极材料是 ，发生 (填“氧化”或“还原”)反应，电解质溶液是 。 (2)正极上出现的现象是 。 (3)若导线上转移电子1 mol，则生成银 g。 Ⅱ．有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人均用镁片和铝片作电极，但甲同学将电极放入6 mol·L-1的H2SO4溶液中，乙同学将电极放入6 mol·L-1的NaOH溶液中，如图所示。 (4)写出甲中正极的电极反应式： 。 (5)乙中负极为 。 (6)如果甲与乙同学均认为“构成原电池的电极材料都是金属时，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，由此他们会得出不同的实验结论，依据该实验实验得出的下列结论中，正确的有_______。 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，没有实用价值了 D．该实验说明化学研究对象复杂、反应受条件影响较大，因此具体问题应具体分析 【答案】(1) Cu 氧化 AgNO3溶液 (2)出现银白色物质 (3)108 (4)2H++2e-=H2↑ (5)铝片 (6)AD 【解析】（1）在反应Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+中，Cu失去电子，在负极上发生氧化反应：Cu-2e-=Cu2+；正极上，Ag+得到电子生成银单质，所以该电池的负极材料为Cu，发生氧化反应，电解质溶液需要提供Ag+，故可用AgNO3溶液； （2）正极上发生反应：Ag++e-=Ag，可看到碳棒上出现银白色物质； （3）根据正极反应：Ag++e-=Ag，转移1mol电子，生成1molAg，即108gAg； （4）甲中镁比铝活泼，更容易和硫酸反应，所以镁作负极，失去电子，铝作正极，溶液中的H+得到电子，正极反应式为：2H++2e-=H2↑； （5）乙中铝能和NaOH溶液自发地发生氧化还原反应，所以铝片作负极； （6）镁的原子半径比铝大，且镁的核电荷数比铝小，所以镁比铝容易失去电子，所以镁比铝活泼，这是不争的事实，金属活动性顺序表依然是正确且有实用价值的。在乙中之所以铝作负极，是因为铝能和NaOH溶液自发地发生氧化还原反应而镁不能，所以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介质，同时该实验说明化学研究对象复杂、反应受条件影响较大，因此具体问题应具体分析，故AD正确。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $