第05讲 原电池的原理及应用（重难点讲义）化学苏教版必修第二册

本讲义聚焦原电池的原理及应用核心知识点，从实验探究入手，系统梳理构成条件、工作原理（电子流向、离子移动）、电极反应书写方法，延伸至加快反应速率、比较金属活动性、设计原电池等应用，构建从基础到实践的完整学习支架。 资料以实验探究为核心，通过锌铜稀硫酸实验的三步对比培养科学探究与实践能力，电极反应书写步骤化（列物质标得失、看环境配守恒等）渗透科学思维，题型覆盖构成、原理、应用及新型电源，课中辅助教师引导学生构建知识体系，课后助力学生通过变式训练查漏补缺。

第05讲 原电池的原理及应用 1．理解原电池的概念及工作原理，熟练掌握原电池的构成要素，能正确判断原电池的正负极。 2．学会书写典型原电池的电极反应式和总反应方程式，能设计简单原电池装置。 3．了解原电池原理的实际应用。 一、原电池的工作原理及构成条件 1．实验探究 实验步骤 装置图 实验现象 原因解释 ①将锌片和铜片插入盛有 稀硫酸的烧杯中，观察现象 Zn片：锌片溶解，表面产生无色气泡 Cu片：无变化 反应的离子方程式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑；Cu片表面无明显变化的原因：铜排在金属活动性顺序表氢的后面，不能从酸溶液中置换出氢气 ②用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象 Zn片：锌片溶解 Cu片：铜片表面有气泡 锌与稀硫酸反应，但氢气在铜片上产生 ③用导线连接锌片和铜片，并在锌片和铜片之间串联一个电流表，观察电流表指针是否偏转 Zn片：锌片溶解 Cu片：铜片表面有气泡 电流表A指针偏转 电流表指针偏转说明：导线中有电流；Cu片上有气泡说明：溶液中的氢离子在铜片表面获得电子发生还原反应产生氢气，从铜片上放出 2．原理分析： 装置示意图 电极材料 电极名称 电子转移 电极反应式 反应类型 锌片 负极 电子流出 Zn－2e－===Zn2＋ 氧化反应 铜片 正极 电子流入 2H＋＋2e－===H2↑ 还原反应 电子的流向 电子由负极经导线流向正极 反应本质 自发进行的氧化还原反应 总反应式 Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ 结论 当用导线连接铜片和锌片一同进入稀硫酸时，由于锌比铜活泼，容易失去电子，锌被氧化成Zn2+而进入溶液，电子则有锌片经导线流向铜片，溶液中的H+从铜片中获得电子被还原成氢原子，氢原子结合成氢分子从铜片上析出。由于导线上有电子通过，因此产生了电流，电流表的指针会发生偏转。 3．原电池的工作原理 ①反应类型：负极发生氧化反应，正极发生还原反应； ②电子流向：电子的移动方向是从负极流出，经导线流向正极(电子不下水)； ③离子移动：离子的移动方向是阳离子向正极移动，阴离子向负极移动(离子不上岸)。 4．原电池的构成条件 ①具有活泼性不同的两个电极，其中一个相对较活泼，另一个相对较不活泼； ②两电极插入电解质溶液(或者熔融的电解质)中； ③电极用导线相连并插入电解液形成闭合回路； ④能自发地发生氧化还原反应。 提分速记 1．原电池的工作原理 2．判断原电池的方法 一看本质：原电池反应是自发进行的氧化还原反应。 二看电极：具有两个活泼性不同的电极(燃料电池的电极一般都是惰性电极)。 三看溶液：电解质溶液(一般负极材料与电解质溶液反应)。 四看回路：电极、电解质溶液构成闭合回路。 二、原电池的电极及电极方程式书写 1．原电池中电子流向、电流的流向及离子的迁移方向 (1)外电路中电子的流向：负极——经导线——正极 (2)外电路中电流的流向：正极——经导线——负极 (3)内电路中离子的迁移：阴离子移向负极，阳离子移向正极 2．原电池中正负极的判断方法沿导线 (1)根据电极反应或总反应方程式来判断 作还原剂、失电子、化合价升高、发生氧化反应的电极是负极 作氧化剂、得电子、化合价降低、发生还原反应的电极是正极 (2)根据外电路中电子流向或电流方向来判断 电子流出或电流流入的一极是负极；电子流入或电流流出的一极是正极 (3)根据内电路(电解质溶液中)中离子的迁移方向来判断 阳离子向正极移动；阴离子向负极移动 (4)根据原电池的两电极材料来判断 两种金属(或金属与非金属)组成的电极，若它们都与(或都不与)电解质溶液单独能反应，则较活泼的金属作负极；若只有一种电极与电解质溶液能反应，则能反应的电极作负极 3．原电池电极反应式的书写 (1)书写步骤： ①列物质，标得失：按照负极氧化反应，正极还原反应，判断电极反应物、生成物，标出电子得失。 ②看环境，配守恒：电极产物在电解质溶液的环境中应能稳定存在，如酸性介质中，OH－不能存在，应生成水；碱性介质中，H＋不能存在，应生成水；电极反应式同样要遵循电荷守恒、原子守恒、得失电子守恒。 ③两式加，验总式：在得失电子相等时，正负极反应式相加，与总反应离子方程式对照验证。 (2)书写方法： 负极 (1)活泼金属作负极时，电极本身被氧化： a．若生成的阳离子不与电解质溶液反应，其产物可直接写为金属阳离子，如： Zn－2e－＝Zn2＋，Cu－2e－＝Cu2＋。 b．若生成的金属阳离子与电解质溶液反应，其电极反应式为两反应合并后的反应式。如： Mg－Al(KOH)原电池，负极反应式为Al－－3e－＋4OH－＝AlO＋2H2O； 铅蓄电池负极反应式：Pb－2e－＋SO＝PbSO4。 (2)负极本身不反应时，常见书写方法为： 氢氧(酸性)燃料电池，负极反应式为H2－2e－＝2H＋。 氢氧(碱性)燃料电池，负极反应式为H2－2e－＋2OH－＝2H2O。 正极 (1)首先根据化合价变化或氧化性强弱判断得电子的微粒 (2)其次确定该微粒得电子后变成哪种形式。如： 氢氧燃料电池，正极酸性：O2＋4H＋＋4e－＝2H2O；正极碱性：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－； 铅蓄电池正极反应式：PbO2＋2e－＋4H＋＋SO＝PbSO4＋2H2O （3） 书写技巧：若某电极反应式较难写出时，可先写出较易写的电极反应式，然后根据得失电子守恒，用总反应式减去较易写的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。 提分速记 三、原电池原理的应用 1．加快氧化还原反应的速率：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的干扰减小，使反应速率增大。如：在Zn和稀硫酸反应时，滴加少量CuSO4溶液，则Zn置换出的铜和锌能构成原电池的正负极，从而加快Zn与稀硫酸反应的速率 2．比较金属活动性的强弱 (1)方法：一般情况下，负极的金属活动性比正极的金属活动性强。 (2)常见规律：电极质量较少，作负极较活泼，有气体生成、电极质量不断增加或不变作正极，较不活泼 3．设计原电池 (1)依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原 (2)选择合适的材料 ①电极材料：电极材料必须导电。负极材料一般选择较活泼的金属材料，或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料 ②电解质溶液：电解质溶液一般能与负极反应 4．制造化学电源：如各种干电池、蓄电池、燃料电池等 提分速记 设计原电池的具体方法 (1)将已知的氧化还原反应拆分为两个半反应：氧化反应和还原反应。 (2)选择电极材料和电解质溶液：要结合原电池的电极反应特点和两个半反应选择。 ①电极材料的选择：一般选择较活泼的金属作负极，较不活泼金属或非金属导体作正极。负极一般能与电解质溶液或电解质溶液中溶解的物质反应。 ②电解质溶液的选择：电解质溶液一般能与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的物质能与负极发生反应。 (3)按要求画出原电池装置图，作必要的标注，注意形成闭合回路。 题型01 原电池的构成条件 【典例】(2026·上海师大附中高一期中)如图所示装置，能够组成原电池的是( ) A． B． C． D． 【变式】(2026·青海海南高一期中)下列装置能构成原电池的是( ) A．B． C． D． 题型02 原电池的工作原理 【典例】下列有关Zn-Cu-H2SO4 原电池(如图)的叙述，错误的是( ) A．该装置可将化学能转化为电能 B．溶液中SO42-向Zn移动 C．将稀硫酸换成CuSO4 溶液，负极的电极反应不变 D．电子从Zn经外电路流向Cu，再经过稀硫酸回流到Zn 【变式】(2025·浙江学业水平考试)如图所示，锌片和铜片紧贴着稀硫酸浸湿的滤纸。下列说法不正确的是( ) A．该装置中锌片作负极 B．该装置能将化学能转化为电能 C．电流由锌片经外电路流向铜片 D．电池总反应方程式：Zn+2H2SO4 == ZnSO4 +H2↑ 题型03 原电池原理的应用 【典例】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极质量增大 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 【变式】常温下用过量铁片与稀硫酸反应制取氢气，采取下列措施：①不用铁片，改用等质量的铁粉；②加入少量Na2SO4溶液；③加入少量CuSO4固体；④向H2SO4中通入HCl气体；⑤加入NaNO3固体；⑥将稀硫酸换为98%的硫酸。其中可加快H2生成速率的措施有(　　) A．①③④ B．①③⑥ C．②④⑤ D．①④⑥ 题型04 原电池的设计与应用 【典例】(2025·江苏泰州学业水平模拟考试)某同学设计如图所示装置验证金属活动性，下列说法正确的是( ) A．该装置可将电能转化为化学能 B．金属M为负极，发生氧化反应 C．若金属M为，则电极反应式为Fe-3e-=Fe3+ D．实验结论：金属活动性M＜N 【变式】依据氧化还原反应：设计的原电池如图所示。盐桥是为了让两个池形成闭合回路。 (1)电极的材料是______；电解质溶液是______。 (2)银电极为电池的______极，发生的电极反应为  ____________，电极上发生的电极反应为______________________。 (3)外电路中的电子是从______电极流向______电极。 (4)X电极看到的现象是_________________，发生 ___________填氧化或还原反应。 (5)上述原电池每消耗64gCu同时转移电子数为______________________。 突破05 新型电源 【典例】二氧化硫-空气质子交换膜燃料电池装置示意图如图所示，溶液为酸性环境，质子交换膜只允许通过。 下列说法错误的是(　　) A．电池工作时，H+由极移向极 B．总反应方程式为2SO2+O2+2H2O=2H2SO4 C．a极反应式为SO2-2e-+H2O=SO42-＋2H＋ D．该装置具有制硫酸、发电、环保三位一体的功能 【变式】甲醇(CH3OH)是一种清洁能源，某CH3OH-氧气燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．电极B处的电极反应式为CH3OH+H2O-6e-=CO2↑＋6H+ B．电子移动方向：电极B→用电器→电极A→电解质溶液→电极B C．放电过程中，当电极B处有3.2gCH3OH参与反应时，电极A处消耗O2的体积为3.36L D．电池工作一段时间后，电解质溶液中OH-的物质的量减少 【巩固训练】 1．下列可设计成原电池的化学反应是( ) A．H2O(液)+CaO(固)＝Ca(OH)2(固) B．Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl＝BaCl2+2NH3·H2O+8H2O C．2KClO32KCl+3O2↑ D．CH4(气)+2O2(气)CO2(气)+2H2O(液) 2．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．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色直接变成黄色 D．a和b用导线连接后，Fe片上发生氧化反应，溶液中的Cu2+向铜电极移动 3．如图所示电流表的指针发生偏转，同时A极的质量减小，B极上有气泡产生，C为电解质溶液，下列说法错误的是(　　) A．B极为原电池的正极 B．A、B、C分别为Zn、Cu和稀盐酸 C．C中阳离子向A极移动 D．A极发生氧化反应 4．将纯锌片和纯铜片按图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，下列叙述正确的是(　　) A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生 B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极 C．两烧杯中溶液的pH均增大 D．甲中产生气泡的速率比乙中小 5．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 6．有A、B、C、D四种金属，当A、B组成原电池时，电子流动方向A→B；当A、D组成原电池时，A为正极；B与C构成原电池时，电极反应式为：C2++2e-→C、B-2e-→B2+，则A、B、C、D金属性由强到弱的顺序为(　　) A．A>B>C>D B．A>B>D>C C．D>C>A>B D．D>A>B>C 7．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 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：2H++2e－＝H2↑ 8．小明利用家中废旧材料制作了一个可使玩具扬声器发出声音的电池，装置如图。下列有关该电池工作时的说法不正确的是( ) A．木炭棒是正极材料，发生还原反应 B．电子流向为铝质汽水罐→导线→扬声器→导线→木炭棒 C．食盐水中的Na+向木炭棒移动 D．木炭棒上发生的反应为2H++2e－＝H2↑ 9．小明同学用如图所示装置研究原电池原理，下列说法错误的是(　　) A．若将图1装置的Zn、Cu直接接触，Cu片上能看到有气泡产生 B．图2装置中SO向Cu片移动 C．若将图2中的Zn片改为Mg片，Cu片上产生气泡的速率加快 D．图2与图3中正极生成物的质量之比为1∶32时，Zn片减轻的质量相等 10．如图装置中，M棒变细，N棒变粗。由此判断下表所列M、N、R物质，其中合理的是(　　) 选项 M N R A 锌 铜 稀硫酸 B 铜 铁 稀盐酸 C 铁 铜 硝酸银 D 铜 铁 蔗糖溶液 11．下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是(　　) A．①②③④ B．④②①③ C．③①②④ D．②①③④ 12．X、Y、Z、M、N代表五种金属。有以下化学反应： ①水溶液中：X＋Y2＋===X2＋＋Y　②Z＋2H2O(冷)===Z(OH)2＋H2↑　③M、N为电极，与N的盐溶液组成原电池，发生的电极反应为M－2e－===M2＋　④Y可以溶于稀H2SO4中，M不被稀H2SO4氧化。则这五种金属的活动性由弱到强的顺序是(　　) A．M<N<Y<X<Z B．N<M<X<Y<Z C．N<M<Y<X<Z D．X<Z<N<M<Y 13．向等质量的两份锌a、b中分别加入过量的稀H2SO4，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，下列选项表示生成H2的体积(V)与时间(t)的关系，其中正确的是(　　) 14．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： (1)若两电极分别为Zn和石墨，则X：______，Y：______。 (2)若两电极分别为Fe和石墨，电解质溶液为CuSO4溶液，则正极反应式为________________________，溶液中SO流向______(填“X”或“Y”)极。 (3)此装置X极发生的反应类型为____________(填“还原反应”或“氧化反应”)，外电路电流的方向为____________。 15．(2026·河南新乡高一期末)某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了一系列实验，实验结果记录如表所示： 编号 电极材料 电解质溶液 电流表指针偏转方向 1 、 稀盐酸 偏向Al 2 、 稀盐酸 偏向Cu 3 Al、石墨 稀盐酸 偏向石墨 4 氢氧化钠溶液 偏向Mg 回答下列问题： (1)实验1中原电池工作时，正极材料为 (填“Al”或“Mg”)。 (2)实验2中原电池工作时： ①电解质溶液中的往 (填“Cu”或“Al”)电极迁移。 ②负极上的电极反应式为 。 (3)实验4中原电池工作时： ①Mg电极上的电极反应式为 。 ②每转移0.3mol电子，此时溶液的质量 (填“减轻”或“增加”) g。 (4)分析以上实验结果，得出的结论为 。 16．现有如下两个反应： A：H2SO4＋2KOH===K2SO4＋2H2O B：Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2 (1)根据上述两反应的本质，________(填字母)反应能设计成原电池，原因是_______________________。 (2)将上述能设计成原电池的反应设计成原电池。 ①写出电极反应式及反应类型： 负极：_______________________________，____________________； 正极：__________________________________，____________________。 ②画出装置图并标明电极材料与名称、电解质溶液、电子流向。 ③若导线上通过电子2 mol，则负极质量减轻________g。 17．一种简单的原电池装置如图所示。据图回答下列问题。 (1)锌是该电池的 (填“正”或“负”)极。Cu片上发生的电极反应为 ，能证明化学能转化为电能的实验现象为 。 (2)理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。请你利用反应Cu＋2Ag＋=2Ag＋Cu2＋设计一个化学电池，并回答下列问题： ①该电池的正极材料是 ，负极材料是 ，电解质溶液是 溶液(填化学式)。 ②在外电路中，电流方向是从 极到 极。(填“正”或“负”)； (3)下列反应通过原电池装置，不能实现把化学能直接转化为电能的是 (填序号)。 a．CH4+2O2=CO2+2H2O                 b．H2+Cl2=2HCl c．NaOH+HCl=NaCl+H2O                d．C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O 18．由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。 装置 (Ⅰ) 甲 (Ⅱ) 乙 (Ⅲ) 丙 现象 二价金属A不断溶解 C的质量增加 A上有气体产生 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__________________________________________， 溶液中Cu2＋向__________极移动(填“B”或“C”)。 (3)装置丙中溶液的c(H＋)变化是__________(填“变大”、“变小”或“不变”)。 (4)四种金属活动性由强到弱的顺序是________________________________________。 19．甲、乙两位同学分别按图1所示装置进行实验，甲同学在虚线框内接一个电流计，乙同学在虚线框内没有做连接，请回答下列问题： (1)以下叙述正确的是______。 a．甲同学实验中，石墨棒上无气泡产生 b．甲、乙两同学实验中的铁片都是负极 c．甲同学实验中，电子在溶液中没有迁移 d．甲、乙同学在实验中都发现有气泡生成，产生气泡的速率甲比乙慢 (2)甲同学观察到电流计指针发生偏转，根据实验中的发现，绘制了图2，X轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，则Y轴可能表示______。 a．石墨棒的质量 b．铁棒的质量 c．c(H+) d．c(SO42－) e．c(Fe2+) (3)采用甲同学装置，实验时把稀硫酸换成硫酸铜溶液，请写出铁电极电极反应式：________________，石墨电极观察到的现象________________，发生了______反应(填“氧化”、“还原”或“非氧化还原”)。 【强化训练】 1．某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下： 实验编号 电极材料 电解质溶液 电流计指针偏向 1 Mg、Al 稀盐酸 偏向Al 2 Al、Cu 稀盐酸 偏向Cu 3 Al、石墨 稀盐酸 偏向石墨 4 Mg、Al 氢氧化钠溶液 偏向Mg 下列说法正确的是(　　) A．实验1中电子由Mg电极经电解质溶液流向Al电极 B．实验2中电解质溶液中的移向Cu电极 C．实验3中铝作正极，电极反应式为2Al-3e-=2Al3+ D．实验4中发生总反应式为2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑ 2．某兴趣小组模拟纸电池进行实验(如图)，有关说法正确的是(　　) A．Zn为正极 B．工作时Cu电极发生氧化反应 C．工作时电子经外电路由Cu流向Zn D．工作一段时间后Cu电极质量增加 3．一种以稀硫酸为电解质溶液的钒(V)蓄电池装置如图所示，a、b为惰性电极。该电池放电时( )。 A．电能转化为化学能 B．a为电池的正极 C．H+由a极移向b极 D．b的电极反应式：V3++e－＝V2+ 4．锌-空气电池(原理如图)适宜用作城市电动车的动力电源，放电时Zn转化为ZnO。则该电池放电时下列说法正确的是(　　) A．将电能转化为化学能 B．氧气在石墨电极上发生还原反应 C．电流由Zn电极经导线流向石墨电极 D．该电池放电时OH－向石墨电极移动 5．将锌片和铜片用导线相连浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计(装置如图)，若该电池中两电极的总质量为60 g，工作一段时间后，取出锌片和铜片洗净干燥后称重，总质量为47 g，则该过程中产生H2(标准状况下)的体积为(　　) A．2.24 L B．3.36 L C．4.48 L D．6.72 L 6．尿素燃料电池既能去除城市废水中的尿素，又能发电。尿素燃料电池结构如下图所示，下列说法正确的是(　　) A．电解质溶液可以是溶液 B．每理论上可净化 C．从乙电极附近向甲电极附近迁移 D．甲电极是正极，电极反应 7．近年来，随着可穿戴电子产品的普及，柔性固态锌-空气电池获得了广泛关注。该电池结构和其电压与电解质溶液浓度关系图如下，金属Zn电极发生反应生成[Zn(OH)4]2－。下列说法不正确的是(　　) A．空气电极为该电池的正极 B．Zn表面发生的电极反应为Zn－2e－＋4OH－===[Zn(OH)4]2－ C．一定条件下，增大KOH溶液的浓度可以增强该电池的放电效果 D．空气电极使用紧实致密的碳棒比疏松多孔的碳棒放电效果更好 8．实验是研究化学的基础，试回答以下问题： (1)把一块纯净的锌片插入装有稀硫酸的烧杯里，可观察锌片上有气泡，再平行插入一块铜片(见图A)，可观察到铜片________(填“有”或“没有”)气泡产生。再用导线把锌片和铜片连接起来(见图B)，组成一个原电池，负极为______，正极的电极反应式为______________。 (2)如果烧杯中最初装入的是500 mL 2 mol·L－1的稀硫酸溶液，构成铜锌原电池(见图C，假设产生的气体没有损失)，当在标准状况下收集到11.2 L的氢气时，则此时烧杯内溶液中溶质的物质的量浓度分别为(溶液体积变化忽略不计)c(H2SO4) ＝________ mol·L－1，c(ZnSO4)＝______mol·L－1。 9．某化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用，在常温下，设计并进行了以下一系列实验，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 Al、Mg 稀盐酸 偏向Al 2 Al、Cu 稀盐酸 偏向Cu 3 Al、C(石墨) 稀盐酸 偏向石墨 4 Al、Mg 氢氧化 钠溶液 偏向Mg 5 Al、Zn 浓硝酸 偏向Al 试根据表中的实验现象回答下列问题： (1)实验1、2中Al所作的电极(正极或负极)是否相同？____(填“是”或“否”)。 (2)由实验3完成下列填空： ①铝为_____极，电极反应式：___________________； ②石墨为_____极，电极反应式：________________； ③电池总反应式：____________________________。 (3)实验4中铝作负极还是正极？_____，理由是____________________________________。写出铝电极的电极反应式：______________________________。 (4)解释实验5中电流表指针偏向铝的原因：_________________。 (5)根据实验结果总结出影响铝在原电池中作正极或负极的因素：______________。 10．原电池是化学对人类的一项重大贡献。 I．某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中作用，设计并进行以下一系列实验，实验结果记录如下： 编号 电极材料 电解质溶液 电流表指针方向 1 Mg、Al 稀盐酸 偏向Al 2 Al、Cu 稀盐酸 偏向Cu 3 Mg、Al 氢氧化钠溶液 偏向Mg 根据上表中记录的实验现象，回答下列问题： (1)实验1、2中Al电极的作用是否相同？ (填”是”或”否”)。 (2)实验2中Cu为 极，电池总反应离子方程式 。 (3)实验3中Al为 极，其电极反应式为 。 II．如图所示是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题： (4)电池的负极是 (填“a”或“b”)电极，该极的电极反应式为 。 (5)电池工作一段时间后电解质溶液的pH (填“增大”、“减小”或“不变”)。 11．人们应用原电池原理制作了多种电池以满足不同的需要。在现代生活、生产和科学技术发展中，电池发挥着越来越重要的作用。请根据题中信息，回答下列问题： (1)直接提供电能的一般是放热反应，下列能设计成原电池的是___________。(填字母，下同) A．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应 B．氢氧化钠与稀盐酸反应 C．灼热的炭与CO2反应 D．H2与Cl2燃烧反应 (2)将纯铁片和纯铜片按图甲、乙方式插入100mL相同浓度的稀硫酸中一段时间，回答下列问题： ①下列说法正确的是 。 A．甲、乙均为化学能转变为电能的装置 B．乙中铜片上没有明显变化 C．甲中铜片质量减少、乙中铁片质量减少 D．甲、乙两烧杯中c(H+)均减小 ②在相同时间内，两烧杯中产生气泡的速度：甲 乙。(填“>”“<”或“=”) ③请写出甲、乙中构成原电池的正极电极反应式 。电池工作一段时间后，甲中溶液质量增重27g时，电极上转移电子数目为 。 ④若将甲中的稀硫酸换为浓硝酸，则电池总反应的离子方程式为 。 (3)图丙为甲烷氧气燃料电池的构造示意图，电解质溶液的溶质是KOH。通甲烷一极的电极反应方程式为 。 9 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第05讲 原电池的原理及应用 1．理解原电池的概念及工作原理，熟练掌握原电池的构成要素，能正确判断原电池的正负极。 2．学会书写典型原电池的电极反应式和总反应方程式，能设计简单原电池装置。 3．了解原电池原理的实际应用。 一、原电池的工作原理及构成条件 1．实验探究 实验步骤 装置图 实验现象 原因解释 ①将锌片和铜片插入盛有 稀硫酸的烧杯中，观察现象 Zn片：锌片溶解，表面产生无色气泡 Cu片：无变化 反应的离子方程式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑；Cu片表面无明显变化的原因：铜排在金属活动性顺序表氢的后面，不能从酸溶液中置换出氢气 ②用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象 Zn片：锌片溶解 Cu片：铜片表面有气泡 锌与稀硫酸反应，但氢气在铜片上产生 ③用导线连接锌片和铜片，并在锌片和铜片之间串联一个电流表，观察电流表指针是否偏转 Zn片：锌片溶解 Cu片：铜片表面有气泡 电流表A指针偏转 电流表指针偏转说明：导线中有电流；Cu片上有气泡说明：溶液中的氢离子在铜片表面获得电子发生还原反应产生氢气，从铜片上放出 2．原理分析： 装置示意图 电极材料 电极名称 电子转移 电极反应式 反应类型 锌片 负极 电子流出 Zn－2e－===Zn2＋ 氧化反应 铜片 正极 电子流入 2H＋＋2e－===H2↑ 还原反应 电子的流向 电子由负极经导线流向正极 反应本质 自发进行的氧化还原反应 总反应式 Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ 结论 当用导线连接铜片和锌片一同进入稀硫酸时，由于锌比铜活泼，容易失去电子，锌被氧化成Zn2+而进入溶液，电子则有锌片经导线流向铜片，溶液中的H+从铜片中获得电子被还原成氢原子，氢原子结合成氢分子从铜片上析出。由于导线上有电子通过，因此产生了电流，电流表的指针会发生偏转。 3．原电池的工作原理 ①反应类型：负极发生氧化反应，正极发生还原反应； ②电子流向：电子的移动方向是从负极流出，经导线流向正极(电子不下水)； ③离子移动：离子的移动方向是阳离子向正极移动，阴离子向负极移动(离子不上岸)。 4．原电池的构成条件 ①具有活泼性不同的两个电极，其中一个相对较活泼，另一个相对较不活泼； ②两电极插入电解质溶液(或者熔融的电解质)中； ③电极用导线相连并插入电解液形成闭合回路； ④能自发地发生氧化还原反应。 提分速记 1．原电池的工作原理 2．判断原电池的方法 一看本质：原电池反应是自发进行的氧化还原反应。 二看电极：具有两个活泼性不同的电极(燃料电池的电极一般都是惰性电极)。 三看溶液：电解质溶液(一般负极材料与电解质溶液反应)。 四看回路：电极、电解质溶液构成闭合回路。 二、原电池的电极及电极方程式书写 1．原电池中电子流向、电流的流向及离子的迁移方向 (1)外电路中电子的流向：负极——经导线——正极 (2)外电路中电流的流向：正极——经导线——负极 (3)内电路中离子的迁移：阴离子移向负极，阳离子移向正极 2．原电池中正负极的判断方法沿导线 (1)根据电极反应或总反应方程式来判断 作还原剂、失电子、化合价升高、发生氧化反应的电极是负极 作氧化剂、得电子、化合价降低、发生还原反应的电极是正极 (2)根据外电路中电子流向或电流方向来判断 电子流出或电流流入的一极是负极；电子流入或电流流出的一极是正极 (3)根据内电路(电解质溶液中)中离子的迁移方向来判断 阳离子向正极移动；阴离子向负极移动 (4)根据原电池的两电极材料来判断 两种金属(或金属与非金属)组成的电极，若它们都与(或都不与)电解质溶液单独能反应，则较活泼的金属作负极；若只有一种电极与电解质溶液能反应，则能反应的电极作负极 3．原电池电极反应式的书写 (1)书写步骤： ①列物质，标得失：按照负极氧化反应，正极还原反应，判断电极反应物、生成物，标出电子得失。 ②看环境，配守恒：电极产物在电解质溶液的环境中应能稳定存在，如酸性介质中，OH－不能存在，应生成水；碱性介质中，H＋不能存在，应生成水；电极反应式同样要遵循电荷守恒、原子守恒、得失电子守恒。 ③两式加，验总式：在得失电子相等时，正负极反应式相加，与总反应离子方程式对照验证。 (2)书写方法： 负极 (1)活泼金属作负极时，电极本身被氧化： a．若生成的阳离子不与电解质溶液反应，其产物可直接写为金属阳离子，如： Zn－2e－＝Zn2＋，Cu－2e－＝Cu2＋。 b．若生成的金属阳离子与电解质溶液反应，其电极反应式为两反应合并后的反应式。如： Mg－Al(KOH)原电池，负极反应式为Al－－3e－＋4OH－＝AlO＋2H2O； 铅蓄电池负极反应式：Pb－2e－＋SO＝PbSO4。 (2)负极本身不反应时，常见书写方法为： 氢氧(酸性)燃料电池，负极反应式为H2－2e－＝2H＋。 氢氧(碱性)燃料电池，负极反应式为H2－2e－＋2OH－＝2H2O。 正极 (1)首先根据化合价变化或氧化性强弱判断得电子的微粒 (2)其次确定该微粒得电子后变成哪种形式。如： 氢氧燃料电池，正极酸性：O2＋4H＋＋4e－＝2H2O；正极碱性：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－； 铅蓄电池正极反应式：PbO2＋2e－＋4H＋＋SO＝PbSO4＋2H2O （3） 书写技巧：若某电极反应式较难写出时，可先写出较易写的电极反应式，然后根据得失电子守恒，用总反应式减去较易写的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。 提分速记 三、原电池原理的应用 1．加快氧化还原反应的速率：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的干扰减小，使反应速率增大。如：在Zn和稀硫酸反应时，滴加少量CuSO4溶液，则Zn置换出的铜和锌能构成原电池的正负极，从而加快Zn与稀硫酸反应的速率 2．比较金属活动性的强弱 (1)方法：一般情况下，负极的金属活动性比正极的金属活动性强。 (2)常见规律：电极质量较少，作负极较活泼，有气体生成、电极质量不断增加或不变作正极，较不活泼 3．设计原电池 (1)依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原 (2)选择合适的材料 ①电极材料：电极材料必须导电。负极材料一般选择较活泼的金属材料，或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料 ②电解质溶液：电解质溶液一般能与负极反应 4．制造化学电源：如各种干电池、蓄电池、燃料电池等 提分速记 设计原电池的具体方法 (1)将已知的氧化还原反应拆分为两个半反应：氧化反应和还原反应。 (2)选择电极材料和电解质溶液：要结合原电池的电极反应特点和两个半反应选择。 ①电极材料的选择：一般选择较活泼的金属作负极，较不活泼金属或非金属导体作正极。负极一般能与电解质溶液或电解质溶液中溶解的物质反应。 ②电解质溶液的选择：电解质溶液一般能与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的物质能与负极发生反应。 (3)按要求画出原电池装置图，作必要的标注，注意形成闭合回路。 题型01 原电池的构成条件 【典例】(2026·上海师大附中高一期中)如图所示装置，能够组成原电池的是( ) A． B． C． D． 【答案】C 【解析】A项，两电极材料相同，且不能发生氧化还原反应，不能组成原电池，A错误；B项，两电极材料相同，不能组成原电池，B错误；C项，装置为原电池，ZN为负极，CU为正极，发生反应Zn+ Cu2+ == Zn 2+ + Cu，C正确；D项，乙醇溶液不是电解质溶液，不能组成原电池，D错误；故选C。 【变式】(2026·青海海南高一期中)下列装置能构成原电池的是( ) A．B． C． D． 【答案】D 【解析】A项，电极相同，不能构成原电池，A不符合题意；B项，汽油不是电解质溶液或熔融电解质，缺少电解质溶液或熔融电解质，不能构成原电池，B不符合题意；C项，硫酸铜分装在两个容器中，不能形成闭合电路，不能构成原电池，C不符合题意；D项，Fe、Cu用导线连接，电解质溶液为硫酸铜，形成闭合回路，能发生原电池反应，属于原电池装置，原电池总反应为Fe + Cu2+ == Fe2+ + Cu，D符合题意；故选D。 题型02 原电池的工作原理 【典例】下列有关Zn-Cu-H2SO4 原电池(如图)的叙述，错误的是( ) A．该装置可将化学能转化为电能 B．溶液中SO42-向Zn移动 C．将稀硫酸换成CuSO4 溶液，负极的电极反应不变 D．电子从Zn经外电路流向Cu，再经过稀硫酸回流到Zn 【答案】D 【解析】A项，原电池是将化学能转化为电能的装置，A项正确；B．原电池中，阴离子向负极移动，则溶液中SO42-向Zn电极移动，B项正确；C．将稀硫酸换成CuSO4 溶液，负极还是发生反应Zn-2e-=Zn2＋，C项正确；D．电子不会在溶液中移动，D项错误；答案选D。 【变式】(2025·浙江学业水平考试)如图所示，锌片和铜片紧贴着稀硫酸浸湿的滤纸。下列说法不正确的是( ) A．该装置中锌片作负极 B．该装置能将化学能转化为电能 C．电流由锌片经外电路流向铜片 D．电池总反应方程式：Zn+2H2SO4 == ZnSO4 +H2↑ 【答案】C 【解析】A项，锌的金属活动性强于铜，在原电池中活泼金属作负极，锌片发生氧化反应，A正确；B项，该装置为原电池，能将化学能转化为电能，电流表指针偏转可证明有电流产生，B正确；C项，电流方向与电子流向相反，电子从负极(锌片)经外电路流向正极(铜片)，则电流应由铜片经外电路流向锌片，C错误；D项，电池总反应为锌与稀硫酸的置换反应，方程式为Zn+2H2SO4 == ZnSO4 +H2↑，D正确；故选C。 题型03 原电池原理的应用 【典例】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极质量增大 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】装置一是原电池，a极质量减小，b极质量增大，则a极为负极，b极为正极，金属的活动性：a>b；装置二没有形成原电池，b极有气体产生，c极无变化，则b比c活泼，且c在金属活动性顺序表中位于氢的后面；装置三中d极溶解，c极有气体产生，则d极为负极，c极为正极，金属的活动性：d>c；装置四中电流从a极流向d极，则a极为正极，d极为负极，d比a活泼，因此四种金属的活动性顺序为d>a>b>c。 【变式】常温下用过量铁片与稀硫酸反应制取氢气，采取下列措施：①不用铁片，改用等质量的铁粉；②加入少量Na2SO4溶液；③加入少量CuSO4固体；④向H2SO4中通入HCl气体；⑤加入NaNO3固体；⑥将稀硫酸换为98%的硫酸。其中可加快H2生成速率的措施有(　　) A．①③④ B．①③⑥ C．②④⑤ D．①④⑥ 【答案】A 【解析】①将铁片换为等质量的铁粉，增加接触面积加快化学反应速率；②加入少量Na2SO4溶液，氢离子浓度降低，反应速率减慢；③加入少量CuSO4固体，铁置换出铜，形成原电池，可加快反应速率；④向H2SO4中通入HCl气体，氢离子浓度增大，化学反应速率增大；⑤加入NaNO3固体，因硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性，与铁反应不产生氢气；⑥将稀硫酸换成98%的硫酸，铁遇浓硫酸发生钝化；综上所述，能加快氢气生成速率的措施有①③④。 题型04 原电池的设计与应用 【典例】(2025·江苏泰州学业水平模拟考试)某同学设计如图所示装置验证金属活动性，下列说法正确的是( ) A．该装置可将电能转化为化学能 B．金属M为负极，发生氧化反应 C．若金属M为，则电极反应式为Fe-3e-=Fe3+ D．实验结论：金属活动性M＜N 【答案】B 【解析】A项，这是原电池装置，是将化学能转化为电能，不是电能转化为化学能，A错误；B项，金属N电极生成氢气，故N为正极，则金属M是负极，负极会失去电子，发生氧化反应，B正确；C项，若金属M为Fe，Fe在稀硫酸中失去电子生成Fe2+，电极反应式应为Fe-2e-=Fe2+，C错误；D项，原电池中，负极金属活动性强，所以金属活动性M＞N，D错误；故选B。 【变式】依据氧化还原反应：设计的原电池如图所示。盐桥是为了让两个池形成闭合回路。 (1)电极的材料是______；电解质溶液是______。 (2)银电极为电池的______极，发生的电极反应为  ____________，电极上发生的电极反应为______________________。 (3)外电路中的电子是从______电极流向______电极。 (4)X电极看到的现象是_________________，发生 ___________填氧化或还原反应。 (5)上述原电池每消耗64gCu同时转移电子数为______________________。 【答案】(1)铜；AgNO3溶液 (2)正；Ag++e- = Ag； Cu-2e- = Cu2+ (3)Cu； Ag  (4)X电极逐渐溶解；氧化 (5)2NA 【解析】依据氧化还原反应：设计的原电池，Cu发生氧化反应，为负极，故X为Cu，发生：Ag++e- = Ag；发生还原反应，是正极，故电解质溶液为AgNO3溶液，电极反应为：Ag++e- = Ag。 (1)电极的材料是铜；电解质溶液Y是AgNO3溶液； (2)银电极为电池的正极，发生的电极反应为：Ag++e- = Ag；电极上发生的电极反应为：Cu-2e- = Cu2+； (3)外电路中的电子是从负极流向正极，即从电极流向Ag电极； (4)X电极为负极，看到的现象是电极逐渐溶解；发生氧化反应； (5)上述原电池每消耗64gCu，物质的量为，结合Cu-2e- = Cu2+，转移电子的物质的量为2mol，转移电子数为：2NA。  突破05 新型电源 【典例】二氧化硫-空气质子交换膜燃料电池装置示意图如图所示，溶液为酸性环境，质子交换膜只允许通过。 下列说法错误的是(　　) A．电池工作时，H+由极移向极 B．总反应方程式为2SO2+O2+2H2O=2H2SO4 C．a极反应式为SO2-2e-+H2O=SO42-＋2H＋ D．该装置具有制硫酸、发电、环保三位一体的功能 【答案】C 【解析】A项，由分析，电极a为负极，b为正极，氢离子由负极移向正极，即由a极移向b极，A正确； B项，负极电极反应为：SO2-2e-+2H2O=SO42-＋4H＋； 正极电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-；总反应式为2SO2+O2+2H2O=2H2SO4，B正确； C项，电极a为负极，电极反应为：2SO2+O2+2H2O=4H++2SO42-，C错误；D项，该装置二氧化硫反应生成硫酸同时产生电能，具有制硫酸、发电、环保三位一体的功能，D正确；故选C。 【变式】甲醇(CH3OH)是一种清洁能源，某CH3OH-氧气燃料电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．电极B处的电极反应式为CH3OH+H2O-6e-=CO2↑＋6H+ B．电子移动方向：电极B→用电器→电极A→电解质溶液→电极B C．放电过程中，当电极B处有3.2gCH3OH参与反应时，电极A处消耗O2的体积为3.36L D．电池工作一段时间后，电解质溶液中OH-的物质的量减少 【答案】D 【解析】A项，在碱性条件下，甲醇在电极B(负极)失电子后的产物不是CO2和H+，因为CH3OH在碱性溶液中不能大量存在，电极反应式应为CH3OH+8OH--6e-=CO32-＋6H2O，A错误；B项，电子只能在电极和导线中移动，不能在电解质溶液中移动，电子移动方向为：电极B→用电器→电极A，B错误；C项，没有指明O2所处的状态是否为标准状况，无法根据物质的量计算O2的体积，C错误；D项，该燃料电池的总反应为，从总反应可以看出，反应过程中消耗了OH-，所以电池工作一段时间后，电解质溶液中CH3OH的物质的量减少，D正确；综上，答案是D。 【巩固训练】 1．下列可设计成原电池的化学反应是( ) A．H2O(液)+CaO(固)＝Ca(OH)2(固) B．Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl＝BaCl2+2NH3·H2O+8H2O C．2KClO32KCl+3O2↑ D．CH4(气)+2O2(气)CO2(气)+2H2O(液) 【答案】D 【解析】可设计成原电池的化学反应是能自发进行氧化还原反应，并且是放热反应。C中反应时氧化还原反应，但是属于吸热反应，不能设计成原电池。 2．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．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色直接变成黄色 D．a和b用导线连接后，Fe片上发生氧化反应，溶液中的Cu2+向铜电极移动 【答案】C 【解析】A项，a和b不连接时，铁片和铜离子发生置换反应，因此铁片上会有金属铜析出，故A正确；B项，a和b用导线连接时，铁作负极，铜作正极，因此铜片上发生的反应为Cu2++2e－=Cu，故B正确；C项，无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液中铜离子都会减少，铁变为亚铁离子，溶液颜色变浅，故C错误；D项，a和b用导线连接后，Fe为负极，发生氧化反应，铜为正极，根据离子“同性相吸”原理，因此溶液中的Cu2+向正极即铜电极移动，故D正确。综上所述，答案为C。 3．如图所示电流表的指针发生偏转，同时A极的质量减小，B极上有气泡产生，C为电解质溶液，下列说法错误的是(　　) A．B极为原电池的正极 B．A、B、C分别为Zn、Cu和稀盐酸 C．C中阳离子向A极移动 D．A极发生氧化反应 【答案】C 【解析】原电池中，负极金属失去电子，发生氧化反应，溶解，质量减小，故A极为负极，B极为正极，A、D项正确；A、B、C分别为Zn、Cu和稀盐酸时，可以构成原电池，且现象符合题意，B项正确；电解质溶液中阳离子移向正极，C项错误。 4．将纯锌片和纯铜片按图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，下列叙述正确的是(　　) A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生 B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极 C．两烧杯中溶液的pH均增大 D．甲中产生气泡的速率比乙中小 【答案】C 【解析】由题图可知，甲中形成闭合回路，符合构成原电池的条件，铜的活泼性比锌的弱，故铜作正极，发生的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑；乙中未形成闭合回路，不能构成原电池，只在锌片上发生反应：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，由于两烧杯中都消耗H＋，故两烧杯中溶液的pH都增大。由于原电池的形成，故甲中产生气泡的速率比乙中大。 5．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 【解析】A项，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项，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项，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项，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。 6．有A、B、C、D四种金属，当A、B组成原电池时，电子流动方向A→B；当A、D组成原电池时，A为正极；B与C构成原电池时，电极反应式为：C2++2e-→C、B-2e-→B2+，则A、B、C、D金属性由强到弱的顺序为(　　) A．A>B>C>D B．A>B>D>C C．D>C>A>B D．D>A>B>C 【答案】D 【解析】A、B组成原电池时，电子流动方向为A→B，故金属性A＞B；A、D组成原电池时，A为正极，故金属性D＞A；B与C构成原电池时，B被氧化，故金属性B＞C，综上，A、B、C、D四种金属的活泼性强弱顺序为：D＞A＞B＞C，故答案为D。 7．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 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：2H++2e－＝H2↑ 【答案】B 【解析】A项，该装置的能量转化是化学能变电能，A正确；B项，锌为负极，铜为正极，电子从锌流出，经过导线，流向铜，电子不能通过溶液，B错误；C项，锌为负极，反应生成锌离子，质量不断减小，C正确；D项，铜为正极，溶液中的氢离子得到电子生成氢气，D正确。 8．小明利用家中废旧材料制作了一个可使玩具扬声器发出声音的电池，装置如图。下列有关该电池工作时的说法不正确的是( ) A．木炭棒是正极材料，发生还原反应 B．电子流向为铝质汽水罐→导线→扬声器→导线→木炭棒 C．食盐水中的Na+向木炭棒移动 D．木炭棒上发生的反应为2H++2e－＝H2↑ 【答案】D 【解析】该原电池的负极是活泼金属铝，易被腐蚀，发生失电子的氧化反应，木炭棒是正极材料，发生还原反应，故A正确；在原电池中，电子从负极流向正极，铝是负极，木炭棒为正极，则电子流向为铝质汽水罐→导线→扬声器→导线→木炭棒，故B正确；原电池中，电解质溶液里的阳离子钠离子移向正极浸有食盐水的木炭棒，故C正确；在原电池的正极浸有食盐水的木炭棒上发生得电子的还原反应，在中性环境下，发生反应：O2+4e－+2H2O＝4OH－，故D错误。 9．小明同学用如图所示装置研究原电池原理，下列说法错误的是(　　) A．若将图1装置的Zn、Cu直接接触，Cu片上能看到有气泡产生 B．图2装置中SO向Cu片移动 C．若将图2中的Zn片改为Mg片，Cu片上产生气泡的速率加快 D．图2与图3中正极生成物的质量之比为1∶32时，Zn片减轻的质量相等 【答案】B 【解析】若将图1装置的Zn、Cu直接接触，构成原电池，Cu为正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，Cu片上能看到有气泡产生，A正确；图2装置构成原电池，SO移向负极Zn片，B错误；图2中的Zn片改为Mg片，Mg与Cu的活泼性差别更大，Cu片上产生H2的速率加快，C正确；图2中负极反应式为Zn－2e－===Zn、正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，图3中负极反应式为Zn－2e－===Zn2＋、正极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，故正极生成的H2和Cu质量之比为1∶32即物质的量之比为1∶1时，负极上消耗的Zn一样多，D正确。 10．如图装置中，M棒变细，N棒变粗。由此判断下表所列M、N、R物质，其中合理的是(　　) 选项 M N R A 锌 铜 稀硫酸 B 铜 铁 稀盐酸 C 铁 铜 硝酸银 D 铜 铁 蔗糖溶液 【答案】C 【解析】由于蔗糖溶液不是电解质溶液，故D错误；M棒变细，N棒变粗，则M为负极，N为正极，M的金属活动性比N强，故B错误；N棒变粗则电解质溶液中有能得电子的金属阳离子，故A错误。 11．下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是(　　) A．①②③④ B．④②①③ C．③①②④ D．②①③④ 【答案】B 【解析】③中的锌作负极，腐蚀速率最快；④中的锌与外界不接触，腐蚀速率最慢；②中的锌作正极，腐蚀速率比①中的锌要慢；因此腐蚀速率由慢到快的顺序为④②①③。 12．X、Y、Z、M、N代表五种金属。有以下化学反应： ①水溶液中：X＋Y2＋===X2＋＋Y　②Z＋2H2O(冷)===Z(OH)2＋H2↑　③M、N为电极，与N的盐溶液组成原电池，发生的电极反应为M－2e－===M2＋　④Y可以溶于稀H2SO4中，M不被稀H2SO4氧化。则这五种金属的活动性由弱到强的顺序是(　　) A．M<N<Y<X<Z B．N<M<X<Y<Z C．N<M<Y<X<Z D．X<Z<N<M<Y 【答案】C 【解析】①水溶液中X＋Y2＋===X2＋＋Y，说明活动性：X>Y；②Z＋2H2O(冷水)===Z(OH)2＋H2↑，说明Z的金属活动性很强；③M、N为电极，与N的盐溶液组成原电池，M电极反应为M－2e－===M2＋，M失电子发生氧化反应，则M是负极、N是正极，活动性：M>N；④Y可以溶于稀硫酸中，M不被稀硫酸氧化，说明活动性：Y>M；通过以上分析知，金属活动性顺序为N<M<Y<X<Z。 13．向等质量的两份锌a、b中分别加入过量的稀H2SO4，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，下列选项表示生成H2的体积(V)与时间(t)的关系，其中正确的是(　　) 【答案】D 【解析】a中少量Zn置换出少量Cu，形成Zn-Cu原电池，可加快反应速率，但由于a中Zn置换Cu2＋消耗了一部分，所以最后生成H2的体积小于b，故选D。 14．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： (1)若两电极分别为Zn和石墨，则X：______，Y：______。 (2)若两电极分别为Fe和石墨，电解质溶液为CuSO4溶液，则正极反应式为________________________，溶液中SO流向______(填“X”或“Y”)极。 (3)此装置X极发生的反应类型为____________(填“还原反应”或“氧化反应”)，外电路电流的方向为____________。 【答案】(1)Zn 石墨 (2)Cu2＋＋2e－===Cu X (3)氧化反应 Y→电流计→X 15．(2026·河南新乡高一期末)某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了一系列实验，实验结果记录如表所示： 编号 电极材料 电解质溶液 电流表指针偏转方向 1 、 稀盐酸 偏向Al 2 、 稀盐酸 偏向Cu 3 Al、石墨 稀盐酸 偏向石墨 4 氢氧化钠溶液 偏向Mg 回答下列问题： (1)实验1中原电池工作时，正极材料为 (填“Al”或“Mg”)。 (2)实验2中原电池工作时： ①电解质溶液中的往 (填“Cu”或“Al”)电极迁移。 ②负极上的电极反应式为 。 (3)实验4中原电池工作时： ①Mg电极上的电极反应式为 。 ②每转移0.3mol电子，此时溶液的质量 (填“减轻”或“增加”) g。 (4)分析以上实验结果，得出的结论为 。 【答案】(1)Al (2) Cu Al-3e-=Al3+ (3) 2H2O+2e-=H2↑＋2OH- 增加 2.4 (4)活泼的金属不一定作原电池的负极 【解析】(1)实验1中原电池工作时，Mg、Al均易和盐酸反应，但Mg较活泼，故Mg作负极，正极材料为Al； (2)实验2中原电池工作时，只有Al与盐酸反应，Al作负极，Cu作正极：①原电池内部，阳离子向正极移动，故电解质溶液中的H+往Cu电极迁移；②负极上的电极反应式为Al-3e-=Al3+； (3)实验4中原电池工作时，Mg不与NaOH溶液反应，Al与NaOH溶液反应，总反应为2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑，故Al是负极，Mg是正极：①Mg是正极，电极反应式为2H2O+2e-=H2↑＋2OH-；②2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑~6e-，每转移0.3mol电子，有0.1molAl溶解进入溶液，有0.15mol氢气逸出溶液，故此时溶液的质量增加0.1mol×27g/mol-0.15mol×2g/mol=2.4g； (4)分析以上实验结果：前3个实验中活泼金属作负极，实验4中较不活泼金属作负极，故得出的结论为：活泼的金属不一定作原电池的负极。 16．现有如下两个反应： A：H2SO4＋2KOH===K2SO4＋2H2O B：Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2 (1)根据上述两反应的本质，________(填字母)反应能设计成原电池，原因是_______________________。 (2)将上述能设计成原电池的反应设计成原电池。 ①写出电极反应式及反应类型： 负极：_______________________________，____________________； 正极：__________________________________，____________________。 ②画出装置图并标明电极材料与名称、电解质溶液、电子流向。 ③若导线上通过电子2 mol，则负极质量减轻________g。 【答案】C(1)B　A为非氧化还原反应，没有电子转移；B为能自发进行的氧化还原反应，有电子转移 (2)①Cu－2e－===Cu2＋　氧化反应　Fe3＋＋e－===Fe2＋　还原反应 ② ③64 17．一种简单的原电池装置如图所示。据图回答下列问题。 (1)锌是该电池的 (填“正”或“负”)极。Cu片上发生的电极反应为 ，能证明化学能转化为电能的实验现象为 。 (2)理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。请你利用反应Cu＋2Ag＋=2Ag＋Cu2＋设计一个化学电池，并回答下列问题： ①该电池的正极材料是 ，负极材料是 ，电解质溶液是 溶液(填化学式)。 ②在外电路中，电流方向是从 极到 极。(填“正”或“负”)； (3)下列反应通过原电池装置，不能实现把化学能直接转化为电能的是 (填序号)。 a．CH4+2O2=CO2+2H2O                 b．H2+Cl2=2HCl c．NaOH+HCl=NaCl+H2O                d．C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O 【答案】(1)负 2H+ +2e-=H2↑ 电流表指针发生偏转 (2) Ag Cu AgNO3 正 负 (3)c 【解析】(1)该装置由Zn、Cu和稀H2SO4组成，Zn比Cu活泼，因此Zn会失去电子，作为负极，Zn失去电子，发生氧化反应：；Cu作为正极，H+在Cu表面得电子生成H2，发生还原反应：，电流表指针偏转，这表明化学能已转化为电能。 (2)①根据反应方程式：Cu+2Ag＋=2Ag+Cu2＋，Cu失去电子，发生氧化反应：，因此，Cu是负极，Ag+在正极得电子，发生还原反应：，正极需要一个比Cu不活泼的导体，如Ag、Pt、C等。电解质溶液需提供Ag+，故可选用AgNO3溶液。②在外电路中，电流方向是从正极流向负极。 (3)原电池的核心是自发的氧化还原反应。a项， ：甲烷燃烧是自发的氧化还原反应，可以设计成燃料电池；b项， ：氢气与氯气反应是自发的氧化还原反应，可以设计成原电池；c项， ：酸碱中和反应是非氧化还原反应，无法设计成原电池；d项， ：葡萄糖氧化是自发的氧化还原反应，可以设计成生物燃料电池；显然，只有c项是非氧化还原反应，无法将化学能直接转化为电能，故选c。 18．由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。 装置 (Ⅰ) 甲 (Ⅱ) 乙 (Ⅲ) 丙 现象 二价金属A不断溶解 C的质量增加 A上有气体产生 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__________________________________________， 溶液中Cu2＋向__________极移动(填“B”或“C”)。 (3)装置丙中溶液的c(H＋)变化是__________(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 C (3)变小 (4)D>A>B>C 【解析】据图(Ⅰ)知活动性：A>B，A作负极，电极反应式为A－2e－==A2＋；据图(Ⅱ)知活动性：B>C，正极反应式为Cu2＋＋2e－==Cu，由阳离子向正极移动知，Cu2＋向C极移动；据图(Ⅲ)知活动性：D>A，正极反应式为2H＋＋2e－==H2↑，故c(H＋)减小。据(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)知活动性：D>A>B>C。 19．甲、乙两位同学分别按图1所示装置进行实验，甲同学在虚线框内接一个电流计，乙同学在虚线框内没有做连接，请回答下列问题： (1)以下叙述正确的是______。 a．甲同学实验中，石墨棒上无气泡产生 b．甲、乙两同学实验中的铁片都是负极 c．甲同学实验中，电子在溶液中没有迁移 d．甲、乙同学在实验中都发现有气泡生成，产生气泡的速率甲比乙慢 (2)甲同学观察到电流计指针发生偏转，根据实验中的发现，绘制了图2，X轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，则Y轴可能表示______。 a．石墨棒的质量 b．铁棒的质量 c．c(H+) d．c(SO42－) e．c(Fe2+) (3)采用甲同学装置，实验时把稀硫酸换成硫酸铜溶液，请写出铁电极电极反应式：________________，石墨电极观察到的现象________________，发生了______反应(填“氧化”、“还原”或“非氧化还原”)。 【答案】(1)c(2)bc (3)Fe－2e－＝Fe2+；石墨电极上有红色物质析出；还原 【解析】(1)甲同学实验中，构成铁碳原电池，铁为原电池的负极，石墨棒为正极，氢离子得到电子生成氢气，故a错误；甲同学实验中，构成了原电池，铁为原电池的负极，石墨为原电池的正极，乙同学实验中在虚线框内没有做连接，不构成原电池，铁片与稀硫酸发生化学反应，故b错误；甲同学实验中，构成了原电池，电子在导线上运动，从铁到碳，溶液中没有迁移，故c正确；甲同学实验中，构成了原电池，属于铁的电化学腐蚀，乙同学实验中在虚线框内没有做连接，不构成原电池，铁片与稀硫酸反应，属于化学腐蚀，电化学腐蚀速率大于化学腐蚀的速率，所以甲中产生氢气的速率比乙快，故d错误；(2)铁碳原电池中，铁是负极，失去电子发生氧化反应，电极反应为Fe－2e－＝Fe2+，碳是正极，氢离子得电子发生还原反应，电极反应为2H++2e－＝H2↑。石墨棒是正极，氢离子得电子发生还原反应，石墨棒的质量不变，故a错误；由于铁是负极，不断发生反应Fe－2e－＝Fe2+，所以铁棒的质量减小，故b正确；由于反应不断消耗H+产生氢气，所以溶液的c(H+)逐渐降低，故c正确；SO42－不参加反应，其浓度不变，故d错误；由于铁是负极，不断发生反应Fe－2e－＝Fe2+，所以溶液中c(Fe2+)增大，故e错误；(3)如果把硫酸换成硫酸铜溶液，则电池总反应为铁与铜离子的反应，负极铁失去电子，电极反应为Fe－2e－＝Fe2+，正极石墨上铜离子得到电子生成铜，Cu2++2e－＝Cu，石墨电极上有红色物质析出，发生还原反应。 【强化训练】 1．某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下： 实验编号 电极材料 电解质溶液 电流计指针偏向 1 Mg、Al 稀盐酸 偏向Al 2 Al、Cu 稀盐酸 偏向Cu 3 Al、石墨 稀盐酸 偏向石墨 4 Mg、Al 氢氧化钠溶液 偏向Mg 下列说法正确的是(　　) A．实验1中电子由Mg电极经电解质溶液流向Al电极 B．实验2中电解质溶液中的移向Cu电极 C．实验3中铝作正极，电极反应式为2Al-3e-=2Al3+ D．实验4中发生总反应式为2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑ 【答案】D 【解析】A项，实验1中Mg金属性大于Al， Mg(负极)失去电子，电子经导线流向Al(正极)，而非通过电解质溶液，A错误；B项，实验2中Al金属性大于Cu，Al做原电池负极，Cu为正极，阴离子Cl⁻和电子运动方向相同，阴离子向负极(Al)移动，而非正极(Cu)，B错误；C项，实验3中石墨为正极，Al为负极，铝失电子生成Al3+，反应式为：2Al-3e-=2Al3+，C错误；D项，实验4中Al与NaOH溶液反应生成[Al(OH)4]－和H2，总反应式为：2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑，D正确；故选D。 2．某兴趣小组模拟纸电池进行实验(如图)，有关说法正确的是(　　) A．Zn为正极 B．工作时Cu电极发生氧化反应 C．工作时电子经外电路由Cu流向Zn D．工作一段时间后Cu电极质量增加 【答案】D 【解析】由于Zn比Cu更活泼，故Zn为负极，A错误；工作时Cu电极作正极，发生还原反应，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，B错误；工作时电子经外电路由负极Zn流向正极Cu，C错误；电解质溶液为硫酸铜溶液，工作时Cu2＋在铜电极得电子生成Cu，工作一段时间后Cu电极质量增加，D正确。 3．一种以稀硫酸为电解质溶液的钒(V)蓄电池装置如图所示，a、b为惰性电极。该电池放电时( )。 A．电能转化为化学能 B．a为电池的正极 C．H+由a极移向b极 D．b的电极反应式：V3++e－＝V2+ 【答案】B 【解析】钒(V)蓄电池放电时，化学能转化为电能，充电时，电能转化为化学能，A错误；从放电时外电路中电子的定向移动方向可知，电子从负极流出，经过导线、电流表，流入正极，因此a为电池的正极，b为电池的负极，B正确；内电路中，带正电的阳离子移向正极，带负电的阴离子移向负极，因此氢离子从负极移向正极，即从b极移向a极，C错误；放电时，负极上发生氧化反应，失去电子，元素的化合价升高，则b极上反应式为V2+－e－＝V3+，D错误。 4．锌-空气电池(原理如图)适宜用作城市电动车的动力电源，放电时Zn转化为ZnO。则该电池放电时下列说法正确的是(　　) A．将电能转化为化学能 B．氧气在石墨电极上发生还原反应 C．电流由Zn电极经导线流向石墨电极 D．该电池放电时OH－向石墨电极移动 【答案】B 【解析】该装置为将化学能转化为电能的原电池，故A错误；石墨电极为原电池的正极，水分子作用下氧气在正极上得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，故B正确；锌电极为原电池的负极，则电流由正极石墨电极经导线流向负极锌电极，电池放电时阴离子OH－向Zn电极移动，故C、D错误。 5．将锌片和铜片用导线相连浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计(装置如图)，若该电池中两电极的总质量为60 g，工作一段时间后，取出锌片和铜片洗净干燥后称重，总质量为47 g，则该过程中产生H2(标准状况下)的体积为(　　) A．2.24 L B．3.36 L C．4.48 L D．6.72 L 【答案】C 【解析】由题意可知，该原电池中，锌易失电子发生氧化反应而作负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，铜作正极，正极上氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，则负极上锌生成锌离子进入溶液而导致质量减少，正极上氢离子得电子生成氢气，所以正极质量不变，两个电极减少的质量是参加反应的锌的质量，锌和稀硫酸反应的离子方程式为2H＋＋Zn===Zn2＋＋H2↑，根据反应的离子方程式得氢气的物质的量n(H2)＝n(Zn)＝＝0.2 mol，标准状况下H2的体积为V(H2)＝0.2 mol×22.4 L·mol－1＝4.48 L。 6．尿素燃料电池既能去除城市废水中的尿素，又能发电。尿素燃料电池结构如下图所示，下列说法正确的是(　　) A．电解质溶液可以是溶液 B．每理论上可净化 C．从乙电极附近向甲电极附近迁移 D．甲电极是正极，电极反应 【答案】B 【解析】A项，从甲电极的电极反应式知，生成物有二氧化碳，电解质溶液不可以是NaOH溶液，A错误；B项，由电荷守恒知：，则每理论上可净化，B正确；C项，阳离子移向正极，甲电极为负极、乙电极为正极，则从甲电极附近向乙电极附近迁移，C错误；D项，甲电极电极反应式为：，是氧化反应，甲电极是负极，D错误；答案选B。 7．近年来，随着可穿戴电子产品的普及，柔性固态锌-空气电池获得了广泛关注。该电池结构和其电压与电解质溶液浓度关系图如下，金属Zn电极发生反应生成[Zn(OH)4]2－。下列说法不正确的是(　　) A．空气电极为该电池的正极 B．Zn表面发生的电极反应为Zn－2e－＋4OH－===[Zn(OH)4]2－ C．一定条件下，增大KOH溶液的浓度可以增强该电池的放电效果 D．空气电极使用紧实致密的碳棒比疏松多孔的碳棒放电效果更好 【答案】D 【解析】A项，据分析，该原电池中Zn作负极，空气电极作正极，故A正确；B项，据分析，金属锌为电池负极发生氧化反应：Zn－2e－＋4OH－===[Zn(OH)4]2－，故B正确；C项，由图可知，在一定范围内随着KOH溶液浓度的增大，电池的电压增大，因此一定条件下，增大KOH溶液的浓度可以增强该电池的放电效果，故C正确；D项，空气电极疏松多孔可以增大电极与空气的接触面积更有利于氧气得电子，因此疏松多孔的碳棒放电效果更好，故D错误；故答案为：D。 8．实验是研究化学的基础，试回答以下问题： (1)把一块纯净的锌片插入装有稀硫酸的烧杯里，可观察锌片上有气泡，再平行插入一块铜片(见图A)，可观察到铜片________(填“有”或“没有”)气泡产生。再用导线把锌片和铜片连接起来(见图B)，组成一个原电池，负极为______，正极的电极反应式为______________。 (2)如果烧杯中最初装入的是500 mL 2 mol·L－1的稀硫酸溶液，构成铜锌原电池(见图C，假设产生的气体没有损失)，当在标准状况下收集到11.2 L的氢气时，则此时烧杯内溶液中溶质的物质的量浓度分别为(溶液体积变化忽略不计)c(H2SO4) ＝________ mol·L－1，c(ZnSO4)＝______mol·L－1。 【答案】(1)没有　锌　2H＋＋2e－=H2↑ (2)1　1 【解析】(1)铜金属活动性排在氢的后面，与稀硫酸不反应。用锌铜构成原电池，锌作负极，铜作正极，溶液中的H＋放电生成氢气。(2)发生总反应：Zn ＋ H2SO4===ZnSO4＋ H2↑，已知生成氢气0.5 mol，消耗H2SO4 0.5 mol，生成ZnSO4 0.5 mol，c(H2SO4)＝＝1 mol·L－1，c(ZnSO4)＝ 1 mol·L－1。 9．某化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用，在常温下，设计并进行了以下一系列实验，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 Al、Mg 稀盐酸 偏向Al 2 Al、Cu 稀盐酸 偏向Cu 3 Al、C(石墨) 稀盐酸 偏向石墨 4 Al、Mg 氢氧化 钠溶液 偏向Mg 5 Al、Zn 浓硝酸 偏向Al 试根据表中的实验现象回答下列问题： (1)实验1、2中Al所作的电极(正极或负极)是否相同？____(填“是”或“否”)。 (2)由实验3完成下列填空： ①铝为_____极，电极反应式：___________________； ②石墨为_____极，电极反应式：________________； ③电池总反应式：____________________________。 (3)实验4中铝作负极还是正极？_____，理由是____________________________________。写出铝电极的电极反应式：______________________________。 (4)解释实验5中电流表指针偏向铝的原因：_________________。 (5)根据实验结果总结出影响铝在原电池中作正极或负极的因素：______________。 【答案】(1)否(2)①负；2Al－6e－＝2Al3+ ②正；6H++6e－＝3H2↑ ③2Al+6H+＝2Al3++3H2↑ (3)负极；Al与NaOH溶液自发进行氧化还原反应，而Mg与NaOH溶液不反应；Al－3e－+4OH－＝AlO2－+2H2O (4)Al在浓硝酸中发生钝化，Zn在浓硝酸中发生反应，被氧化，Al是原电池的正极 (5)①另一个电极材料的活动性；②电解质溶液 【解析】在稀盐酸中的活动性：Mg＞Al＞Cu。由实验1、2可知，原电池中电流表指针是偏向正极。在实验3中电流表指针偏向石墨，由上述规律可知，Al是负极，石墨是正极，化学反应是Al失去电子被氧化为Al3+，盐酸中的H+得到电子被还原为H2。在NaOH溶液中镁不反应，则Al是负极，Mg是正极。Al在浓硝酸中发生钝化，Zn在浓硝酸中被氧化，即在浓硝酸中Zn是负极，Al是正极，所以在实验5中电流表指针偏向铝。 10．原电池是化学对人类的一项重大贡献。 I．某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中作用，设计并进行以下一系列实验，实验结果记录如下： 编号 电极材料 电解质溶液 电流表指针方向 1 Mg、Al 稀盐酸 偏向Al 2 Al、Cu 稀盐酸 偏向Cu 3 Mg、Al 氢氧化钠溶液 偏向Mg 根据上表中记录的实验现象，回答下列问题： (1)实验1、2中Al电极的作用是否相同？ (填”是”或”否”)。 (2)实验2中Cu为 极，电池总反应离子方程式 。 (3)实验3中Al为 极，其电极反应式为 。 II．如图所示是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题： (4)电池的负极是 (填“a”或“b”)电极，该极的电极反应式为 。 (5)电池工作一段时间后电解质溶液的pH (填“增大”、“减小”或“不变”)。 【答案】(1)否 (2)正 2Al + 6H+ = 2Al3+ + 3H2↑ (3)负 Al-3e-+4OH- =[Al(OH)4]-(或Al-3e-+ 4OH-=AlO+2H2O) (4)a CH4 -8e- + 10OH- = CO+ 7H2O (5)减小 【解析】(1)实验1中电流表指针偏向Al，Al为正极，实验2中电流表指针偏向Cu，Cu为正极、Al为负极，实验1、2中Al电极的作用不同； (2)实验2中，Cu的活泼性弱于Al，则Cu为正极，正极反应为：2H++2e- = H2↑、负极反应为Al-3e- = Al3+，电池总反应离子方程式为2Al+6H+ = 2Al3++3H2↑； (3)实验3中电流表指针偏向Mg，Mg作正极、铝作负极，因为铝能与氢氧化钠溶液反应，故电池负极反应为Al-3e-+4OH- = [Al(OH)4]-(或Al-3e-+ 4OH-=AlO+2H2O)； (4)CH4在反应时失去电子转化为CO，故a电极是电池的负极；负极反应为：CH4＋10OH--8e-=CO＋7H2O； (5)正极反应式为O2＋2H2O＋4e-=4OH-，由此可知，当转移4mol电子时，负极消耗5molOH-，正极生成4molOH-，溶液中OH-浓度减小，电解质溶液的pH会减小。 11．人们应用原电池原理制作了多种电池以满足不同的需要。在现代生活、生产和科学技术发展中，电池发挥着越来越重要的作用。请根据题中信息，回答下列问题： (1)直接提供电能的一般是放热反应，下列能设计成原电池的是___________。(填字母，下同) A．Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应 B．氢氧化钠与稀盐酸反应 C．灼热的炭与CO2反应 D．H2与Cl2燃烧反应 (2)将纯铁片和纯铜片按图甲、乙方式插入100mL相同浓度的稀硫酸中一段时间，回答下列问题： ①下列说法正确的是 。 A．甲、乙均为化学能转变为电能的装置 B．乙中铜片上没有明显变化 C．甲中铜片质量减少、乙中铁片质量减少 D．甲、乙两烧杯中c(H+)均减小 ②在相同时间内，两烧杯中产生气泡的速度：甲 乙。(填“>”“<”或“=”) ③请写出甲、乙中构成原电池的正极电极反应式 。电池工作一段时间后，甲中溶液质量增重27g时，电极上转移电子数目为 。 ④若将甲中的稀硫酸换为浓硝酸，则电池总反应的离子方程式为 。 (3)图丙为甲烷氧气燃料电池的构造示意图，电解质溶液的溶质是KOH。通甲烷一极的电极反应方程式为 。 【答案】(1)D (2)BD ＞ 2H++2e- = H2↑ NA Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O (3)CH4＋10OH--8e-=CO＋7H2O 【解析】(1)A项，Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应为非氧化还原反应，不能设计成原电池，A错误；B项，氢氧化钠与稀盐酸反应为非氧化还原反应，不能设计成原电池，B错误；C项，灼热的炭与CO2反应为吸热反应，一般不能设计成原电池，C错误；D项，H2与Cl2燃烧反应为能自发进行的氧化还原反应，且是放热反应，能设计成原电池，D正确；故选D。 (2)①A项，甲装置是原电池，将化学能转变为电能，乙不能形成原电池，A错误；B项，乙装置不能形成原电池，且铜片不与稀硫酸反应反应，所以铜片上没有明显变化，B正确；C项，甲装置为原电池装置，铁为负极，铜为正极，负极Fe-2e- = Fe2+，正极2H++2e- = H2↑，所以铁片质量减少，铜片质量不变，乙装置不能形成原电池，铁能与稀硫酸发生反应，铁片质量减少，铜片不与稀硫酸反应反应，铜片质量不变，C错误；D项，两个烧杯中都产生氢气，c(H+)都降低，D正确；故选BD；②甲装置是原电池，乙不能形成原电池，原电池反应能加快反应速率，则两烧杯中产生气泡的速度：甲＞乙；③甲装置为原电池装置，铁为负极，铜为正极，负极Fe-2e- = Fe2+，正极2H++2e- = H2↑，乙装置不能形成原电池，故答案为2H++2e- = H2↑；甲装置发生反应Fe+2H+ = Fe2++H2↑，当转移2mole-时，溶液质量增重56g-2g = 54g，所以当甲中溶液质量增重27 g时，电极上转移电子数目为NA；④若将甲中的稀硫酸换为浓硝酸，常温下Fe发生钝化，Cu能与浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，电池总反应的离子方程式为Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O。 (3)碱性甲烷燃料电池中，甲烷发生失电子的氧化反应生成K2CO3，则通甲烷一极的电极反应方程式为CH4＋10OH--8e-=CO＋7H2O。 9 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $