第1章 第2节 第1课时 原电池的工作原理及应用-（配套练习）【精讲精练】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册（鲁科版）

**基本信息** 聚焦原电池核心知识，通过基础选择-提升应用-综合探究三层设计，实现从概念理解到实验探究的进阶，适配新授课知识巩固与科学思维培养。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础层|能量转化、电极反应等概念|单选1-5直接考查原电池原理，强化化学观念中物质变化与能量转化认知| |提升层|离子移动、复杂装置分析|单选6-7及多选8-10结合图像与离子交换膜，培养科学思维的证据推理能力| |综合层|实验设计与影响因素探究|非选择题11-13通过原电池设计、电流影响因素分析，体现科学探究与实践素养|

一、选择题：每小题只有一个选项符合题目要求。 1．下列装置或过程能实现化学能转化为电能的是(　　) A.银锌纽扣电池 B.冶炼金属钠 C.电暖风扇 D.煤气灶 解析　A　银锌纽扣电池，是原电池的原理，是将化学能转化为电能，A项正确；冶炼金属钠，是电能转化为化学能，B项错误；电暖风扇，是将电能转化为热能，C项错误；煤气的成分天然气燃烧，是化学能转化为热能，D项错误。 2.如图，两电极上发生的电极反应a极：Cu2＋＋2e－===Cu；b极：Fe－2e－===Fe2＋。下列说法中不正确的是(　　) A．该装置为原电池 B．a极上发生还原反应 C．电子由b→a D．该过程中能量的转换一定是化学能转化为电能 解析　D　该装置为原电池，a极发生还原反应，b极发生氧化反应，电子由负极(b)流出经导线流向正极(a)，该过程中能量由化学能转化为电能、热能甚至是光能。 3．用铜片、银片、CuSO4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。下列有关该原电池的叙述正确的是(　　) ①铜电极的质量减少 ②正极反应为Ag＋＋e－===Ag ③在外电路中，电流由铜电极流向银电极 ④实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 A．①②　　　　　　　 B．②③ C．②④ D．③④ 解析　A　金属活动性：Cu>Ag，Cu为负极，失去电子，Cu－2e－===Cu2＋，质量减少，①正确；Ag为正极，得到电子，Ag＋＋e－===Ag，②正确；电流由银电极流向铜电极，③错误；取出盐桥不能形成闭合回路，不能构成原电池，④错误。 4．向等质量的两份锌粉a、b中分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系如图所示，正确的是(　　) 解析　A　Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，反应速率较快，若向a中加入少量的CuSO4溶液，则有：Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4，消耗一部分Zn，生成的Cu附于Zn上，又构成无数微小的Cu－Zn原电池，加快了Zn的反应速率，所以Zn与稀硫酸反应时，加入CuSO4则反应速率加快，应先反应完，但因Cu2＋消耗了一定量的Zn，生成H2的量要小于b。 5．根据原电池原理，下列有关如图装置的说法正确的是(　　) A．若a为Ag，b为Cu，c为硫酸铜溶液，则a电极有红色固体析出 B．若a为Zn，b为Cu，c为稀硫酸，则b电极发生氧化反应 C．若a为Zn，b为Ag，c为硫酸铜溶液，每转移0.2 mol电子，b电极质量增加6.4 g D．若a为Fe，b为Cu，c为浓硝酸，则负极发生的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋ 解析　C　Ag无法置换硫酸铜中的铜，不存在自发的氧化还原反应，不能实现化学能转化为电能，A项错误；Zn比Cu活泼，故Zn做负极，Cu做正极，正极发生还原反应，B项错误；锌比银活泼，锌为负极，银为正极，负极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，正极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，转移0.2 mol电子，生成0.1 mol Cu，即正极质量增加0.1 mol×64 g·mol－1＝6.4 g，C项正确；铁比铜活泼，但铁遇浓硝酸会钝化，故铜做负极，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，D项错误。 6．锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。下列有关叙述正确的是(　　) 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(SO)减小 C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加 D．阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡 解析　C　锌电极是原电池的负极，发生氧化反应，铜电极是原电池的正极，发生还原反应，A错误；阳离子交换膜不允许阴离子通过，所以电池工作一段时间后，甲池的c(SO)不变，B、D错误；乙池中发生的电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，溶液中Cu2＋逐渐减少，为维持溶液中的电荷平衡，Zn2＋会不断移向乙池，使溶液质量增加，C正确。 7．室温下，用如图所示装置来测定某原电池工作时，在一段时间内通过导线的电子的物质的量。量筒的规格为100 mL，电极材料分别是镁片和铝片。下列有关说法正确的是(　　) A．该实验中Mg为负极，Al为正极，可说明金属性：Mg＞Al B．溶液中OH－移动方向：a→b C．a电极为铝片，该极发生的电极反应为Al－3e－＋4OH－===[Al(OH)4]－ D．当量筒中收集到67.2 mL气体时，通过导线的电子的物质的量为0.006 mol 解析　C　Mg、Al、NaOH溶液形成原电池时，由于Mg与电解质溶液不反应，而Al与NaOH溶液能发生持续反应，所以Mg为正极，Al为负极，电极反应为Al－3e－＋4OH－===[Al(OH)4]－，C正确；在如图所示装置中，右侧收集H2，则b电极为Mg，a电极为Al，不能说明金属性：Mg＞Al，A不正确；在溶液中，阴离子向负极移动，则OH－移动方向：b→a，B不正确；由电极反应式，可建立如下关系式：H2——2e－，若为标准状况，量筒中收集到67.2 mL H2(物质的量为＝0.003 mol)时，通过导线的电子的物质的量为0.006 mol，但题中没有指明反应的温度和压强，所以转移的电子不一定是0.006 mol，D不正确；故选C。 二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题目要求。 8．(2023·山东卷)利用热再生氨电池可实现CuSO4电镀废液的浓缩再生。电池装置如图所示，甲、乙两室均预加相同的CuSO4电镀废液，向甲室加入足量氨水后电池开始工作。下列说法正确的是(　　) A．甲室Cu电极为正极 B．隔膜为阳离子膜 C．电池总反应为：Cu2＋＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋ D．NH3扩散到乙室将对电池电动势产生影响 解析　CD　据图可知，甲室流出液经低温热解得到CuSO4和NH3，则甲室中生成了[Cu(NH3)4]SO4，发生的反应为Cu－2e－＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋，甲室Cu电极为负极，A错误；乙室Cu电极为正极，发生反应：Cu2＋＋2e－===Cu，消耗Cu2＋，为维持电解质溶液呈电中性，SO透过隔膜进入甲室，则隔膜为阴离子膜，B错误；根据正、负极反应，可知电池总反应为Cu2＋＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋，C正确；NH3能与Cu2＋反应生成[Cu(NH3)4]2＋，因此若NH3扩散到乙室，则乙室Cu2＋浓度减小，对电池电动势有影响，D正确。 9．如图是某校化学兴趣小组设计的一套原电池装置，下列有关描述正确的是(　　) A．此装置能将电能转化为化学能 B．石墨电极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．电子由Cu电极经电流计流向石墨电极 D．电池的总反应为2Cu＋O2＋4HCl===2CuCl2＋2H2O 解析　CD　该装置为原电池，能将化学能转化为电能，A错误；装置中铜失电子被氧化，所以铜电极作负极，石墨电极作正极，酸性条件下石墨电极的反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，B错误；由上述分析可知，铜电极为负极，石墨电极为正极，电子从负极沿导线流向正极，即由铜电极经电流计流向石墨电极，C正确；该装置中自发进行的氧化还原反应是铜在酸溶液中被氧气氧化生成氯化铜，总反应为2Cu＋O2＋4HCl===2CuCl2＋2H2O，D正确。 10．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：Co(s)＋2Ag＋(aq)===2Ag(s)＋Co2＋(aq) B．甲图当有1 mol电子通过外电路时，正极有59 g Co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2Ag(s)＋Cd2＋(aq)===Cd(s)＋2Ag＋(aq)不能发生 解析　B　甲电池Cd为负极、Co为正极，电池总反应为Co2＋＋Cd===Co＋Cd2＋，乙电池Co为负极、Ag为正极，发生总反应为Co＋2Ag＋===Co2＋＋2Ag，A正确；由得失电子守恒有关系1 mol Co～2 mol e－，则外电路中有2 mol电子通过时正极有59 g Co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2Ag(s)＋Cd2＋(aq)===Cd(s)＋2Ag＋(aq)不能发生，D正确；故选B。 三、非选择题 11．某校化学研究性学习小组欲设计实验验证Fe、Cu金属活动性的相对强弱，他们提出了以下两种方案。请你帮助他们完成有关实验项目： 方案Ⅰ：有人提出将大小相等的铁片和铜片分别同时放入稀硫酸(或稀盐酸)中，观察产生气泡的快慢，据此确定它们的活动性。该原理的离子方程式为___________________ _____________________________________________________。 方案Ⅱ：有人利用Fe、Cu作电极设计成原电池，以确定它们活动性的相对强弱。试在下面的方框内画出原电池装置图，标出原电池的电极材料和电解质溶液，并写出电极反应式。 正极反应式：______________________________________________________________； 负极反应式：______________________________________________________________。 方案Ⅲ：结合你所学的知识，帮助他们再设计一个验证Fe、Cu活动性相对强弱的简单实验方案(与方案Ⅰ、Ⅱ不能雷同)：_________________________________________________ ________________________________________________________________________， 用离子方程式表示其反应原理：________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析　比较或验证金属活动性相对强弱的方案有很多，可以利用金属与酸反应的难易来判断或验证，也可以利用原电池原理(负极是较活泼的金属)，也可以利用金属单质间的置换反应来完成。 答案　方案Ⅰ：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 方案Ⅱ： 2H＋＋2e－===H2↑　Fe－2e－===Fe2＋ 方案Ⅲ：把铁片插入CuSO4溶液中，一段时间后，观察铁片表面是否生成红色物质(合理即可)　 Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋ 12．某学习小组为探究影响原电池电流大小的因素，利用Zn为负极，稀硫酸为电解质溶液，选取不同的正极材料，设计了如下实验。 实验编号 硫酸浓度/ (mol·L－1) 硫酸体积/ mL 正极 材料 电极间 距离/cm 电流/A 1 1.00 100 Cu 1.0 A1 2 2.00 100 Cu 1.0 A2 3 2.00 100 Cu 2.0 A3 4 2.00 100 Fe 1.0 A4 已知：实验所用电极浸没在稀硫酸中的表面积相同，稀硫酸在反应前后体积保持不变。 (1)请写出实验1中Zn电极的反应式：______________________。 (2)实验1和实验2的目的是探究__________________对电流强度的影响；实验________和实验4可探究不同电极材料对电流强度的影响。 (3)甲同学在进行实验4时发现电解质溶液变为浅绿色，推测是电池内部发生了副反应所致，请用离子方程式表示该副反应：______________________________。 (4)A2>A3证明，______________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)实验2在0～10 min内收集到22.4 mL H2(标准状况)，用硫酸表示的该时间段内反应速率为________mol·L－1·min－1。 (6)请写出一个可能影响原电池电流大小的因素：__________________________________ (表中因素除外)。 解析　(1)锌作负极失电子生成锌离子，故负极的电极反应式为：Zn－2e－===Zn2＋；(2)实验1和2的电极材料相同、电极间距离相等，只有电解质溶液的浓度不同，该对比装置研究的是电解质溶液浓度对电流强弱的影响；要探究不同电极材料对电流强度的影响，除了正极材料不同，其他影响均要相同，故实验2和实验4可探究不同电极材料对电流强度的影响；(3)铁电极直接接触电解质溶液，故铁和硫酸溶液可以直接反应，离子方程式为：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑；(4)实验2和3的电极间距离不同，且A2>A3，说明电极间距离越大，电流越小；或者电极间距离越小，产生的电流越大；(5)实验2中的反应为Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，根据方程式，可知Δn(H2SO4)＝n＝＝0.001 mol，故v(H2SO4)＝＝＝0.001 mol·L－1·min－1；(6)影响电流强度的因素有电极板的表面积以及电解液的温度等。 答案　(1)Zn－2e－===Zn2＋ (2)电解质溶液浓度　2 (3)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ (4)电极间的距离越大，产生的电流越小(或电极间距离越小，产生的电流越大) (5)0.001 (6)电极板的表面积大小、溶液温度等 13．高铁电池的总反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O===3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。图甲是高铁电池的模拟实验装置： 甲 (1)该电池放电时正极的电极反应式为________________________________。放电过程中负极附近溶液的c(OH－)________(填“增大”“减小”或“不变”)。盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向________(填“左”或“右”)移动；电子移动方向________(填“由C到Zn”或“由Zn到C”)。放电过程中转移1.5 mol电子时，消耗________g K2FeO4。 (2)图乙为高铁电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 乙 解析　(1)由电池总反应可知，K2FeO4发生还原反应，C为原电池正极，Zn为负极，正极的电极反应式为FeO＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3＋5OH－，负极的电极反应式为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，负极消耗OH－，故放电时负极附近溶液的c(OH－)减小；原电池中，阴离子移向负极，则盐桥中的Cl－移向右侧烧杯；电子由负极经外电路流向正极，即由Zn到C；放电时，根据正极的电极反应式，转移1.5 mol电子时，消耗的m(K2FeO4)＝ mol×198 g·mol－1＝99 g。(2)由图乙中两条曲线比较可知，高铁电池的放电时间长，且放电时的电压稳定。 答案　(1)FeO＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3＋5OH－　减小　右　由Zn到C　99 (2)使用时间长、工作电压稳定 学科网（北京）股份有限公司 $