4.1 原电池（题型专练）化学人教版选择性必修1

**基本信息** 以“题型突破·举一反三”为框架，系统整合原电池核心知识与解题方法，构建从原理到应用的完整逻辑链，培养科学思维与模型认知能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |原电池构成与工作原理|1典例+4变式|构成条件三要素（反应/电极/闭合回路）|从装置构成到工作原理，建立原电池认知模型| |电极反应式书写|1典例+3变式|四步法（反应物→直接产物→最终产物→配平）|基于氧化还原本质，结合介质环境突破书写难点| |守恒关系|1典例+3变式|三大守恒（质量/得失电子/电荷）|深化反应本质理解，构建定量分析思维| |原理应用|1典例+3变式|四应用（速率/设计/活动性判断/防护）|实现理论到实践的迁移，培养问题解决能力| |一次电池与二次电池|1典例+3变式|充放电原理图解|结合具体电池类型，巩固电极反应与能量转化| |燃料电池与新型电池|1典例+3变式|燃料电池思维模型与电极书写方法|聚焦新型电源，强化信息提取与模型应用|

第一节 原电池（题型突破·举一反三） 题型01 原电池的构成与工作原理 题型02 电极反应式的书写 题型03 原电池中的守恒关系 题型04 原电池原理的应用 题型05 化学电源——一次电池与二次电池 题型06 化学电源——燃料电池与新型电池 ▌题型01 原电池的构成与工作原理 1.原电池构成条件 一看反应 看是否有能进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应) 二看两电极 一般是不同的两电极 三看是否形成闭合回路 形成闭合回路需三个条件： ①电解质溶液或； ②两电极直接或间接； ③两电极插入中 2.原电池的工作原理 【典例1】兴趣小组对铜锌原电池进行性能改进研究，并测得3个装置的电流强度随时间变化的曲线如图。          下列说法不正确的是 A．装置1中，碳棒表面有红色固体析出 B．装置1中，锌片表面有红色固体析出 C．对比装置1和3，可知阴离子交换膜阻隔了Cu2+向负极扩散，避免了Cu2+直接氧化Zn，使化学能得以持续转化为电能 D．对比装置2和3，可知盐桥的离子传导能力强于阴离子交换膜 【变式1-1】关于下列装置的说法正确的是 A．装置①中Fe电极表面产生大量气泡 B．装置①和②的正极都为Fe电极 C．装置③的电流表指针不发生偏转 D．装置④的负极反应式为： 【变式1-2】下列有关原电池叙述正确的是 A．反应可设计成原电池实现 B．溶液原电池工作过程中，电流由Mg电极流向Al电极 C．两金属单质、电解质溶液形成原电池，活泼性强的一定为负极 D．Zn和稀硫酸反应时，加入固体能加快产生的速率 【变式1-3】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 【变式1-4】现代生活离不开方便实用的化学电源。Zn-Cu原电池结构如图所示，该装置工作时，下列说法正确的是 已知：盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼脂，离子可在其中自由移动。 A．CuSO4溶液属于强电解质 B．Zn电极上的电极反应式为： C．每生成6.4 g Cu，此时转移0.2 mol电子 D．盐桥中的Cl-往Cu电极工作室方向迁移 ▌题型02 电极反应式的书写 电极反应式书写的一般方法 （1）明确两极的反应物； （2）明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物； （3）确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物； （4）配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。 【典例2】在如图装置中，观察到图1装置铜电极上产生大量无色气泡，而图2装置中铜电极上无气泡产生，铬电极上产生大量有色气泡。下列叙述不正确的是 A．图1装置中 Cu 电极上电极反应式是 B．图2装置中 Cu 电极上发生的电极反应为 C．图2装置中 Cr电极上电极反应式为 D．两个装置中，电子均由 Cr电极经导线流向 Cu 电极 【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】银锌纽扣电池的内部构造如图所示，下列关于该电池的说法正确的是 A．负极电极反应为：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2 B．正极电极反应为：Ag2O+2e-=2Ag+O2- C．电池工作时，正极附近pH减小 D．电池工作时K+向Zn一极移动 【变式2-3】依据氧化还原反应：设计的原电池如图所示。 请回答下列问题： （1）电极X的材料是___________；其电极反应式为___________。 （2）电解质溶液Y是___________；Ag电极上的电极反应式为___________。 （3）针对上述原电池装置，下列说法中正确的是___________(填字母)。 A．原电池工作时，电流的流向为X电极→Ag电极 B．原电池工作时，Ag电极流入电子，发生还原反应 C．原电池工作时，阴离子不断移向Ag电极 D．原电池工作时，银电极的质量不断增加 （4）若将电解质溶液Y换成稀硫酸，则Ag极上发生的电极反应式为___________；当导线上通过个电子时，X电极的质量减小___________g。 ▌题型03 反原电池中的守恒关系 原电池发生的是自发的氧化还原反应： 1、质量守恒：反应前后元素种类和原子个数相同； 2、得失电子守恒：化合价升高总数 = 化合价降低总数； 3、电荷守恒：电极反应式和总反应的离子方程式中均满足电荷守恒。 【典例3】纽扣电池放电时的电极总反应为，放电时的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．往X电极迁移 B．Y电极上发生氧化反应 C．氢氧化钾溶液的基本保持不变 D．X电极的材料为 【变式3-1】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 【变式3-2】微生物电池除去废水中CH3COO-的装置如图所示。下列说法正确的是 A．高温可以提高CH3 COO-的去除速率 B．不锈钢表面发生了氧化反应 C．石墨电极表面每转移8mol电子，则生成44.8LCO2 D．电池工作时，每消耗0.1mol CH3COO-，有0.8mol H+从质子交换膜左侧向右侧迁移 【变式3-3】一种电化学气敏传感器可以检测生产中氨气的含量，其工作原理如图。说法正确的是 A．溶液中向电极a移动 B．电极a的电极反应式为 C．在传感器工作一定时间后中电极b周围溶液pH减小 D．当电极b消耗标准状况下16.8 L 时，理论上电极a检测到17 g ▌题型04 原电池原理的应用 1.形成原电池后，可加快氧化还原的化学反应速率； 2.设计原电池：将氧化还原反应拆分为两个半反应，分别作原电池的负极反应和正极反应； 确定电极材料：若发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接作 负 极；若为气体或溶液中的还原性离子，可用惰性电极作负极。 一般情况下，发生还原反应的电极材料的活泼性弱于负极材料； 3.判断金属活动性顺序：一般情况下， 较活泼的金属材料作负极； 4.用于金属的防护：使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。 【典例4】为了探究外界条件对锌与稀硫酸反应速率的影响，设计如下方案： 编号 纯锌粉 0.2 mol/L的硫酸 温度 硫酸铜固体 Ⅰ 2.0 g 200.0 mL 25℃ 0 Ⅱ 2.0 g 200.0 mL 35℃ 0 Ⅲ 2.0 g 200.0 mL T℃ 0.1 g 下列叙述错误的是 A．实验Ⅰ和Ⅱ可探究温度对反应速率的影响 B．为了探究原电池对反应速率的影响，必须控制 C．根据该实验方案，产生相同气体体积所需时间：Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ D．该方案无法探究稀硫酸浓度对反应速率的影响 【变式4-1】有A、B、C、D四块金属片，进行如下实验，据此判断四种金属的活动性顺序是(　　) ①A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极； ②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D→导线→C； ③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡； ④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应。 A．A＞C＞D＞B B．A＞B＞C＞D C．C＞A＞B＞D D．B＞D＞C＞A 【变式4-2】I．利用反应 设计成如图所示的原电池，指针向右偏转，回答下列问题： （1）反应开始时，乙中：石墨电极上发生_______(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为_______。盐桥中向_______池(填“甲”或“乙”)移动。 （2）电流计读数为0时，此时在甲中加入_______，现象是_______，表明为可逆反应。 Ⅱ．已知：①将KI溶液加入到 溶液中时，可以看到溶液颜色加深，滴加淀粉后溶液变为蓝色；②当离子浓度相同时，氧化性：；③ 若浓度减小时，离子的氧化性也会随之减弱。 （3）甲同学猜测， 溶液(加入几滴淀粉溶液)加入 溶液中时，溶液应变蓝色。请写出该猜测对应的离子方程式_______。实验结果未见到蓝色。 （4）乙同学认为甲同学的实验方案有问题，理由是_______。请设计原电池证明也能氧化，画出装置图，并标明电极材料及电解质溶液_______。 【变式4-3】某研究小组设计实验探究反应为可逆反应。采用如图所示原电池装置进行验证。 ①当溶液为溶液时，闭合，观察到电流表指针向左偏转，电极上有灰黑色固体析出，则电极的材质为___________，该电极反应式为___________；石墨电极在此原电池中作为___________(填“正极”或“负极”)。 ②当溶液更换为溶液时，闭合，观察到电流表指针向___________(填“左”或“右”)偏转，电极a上固体逐渐减少，该过程的总反应为___________。上述现象表明，该装置中正、逆反应均能发生，从而证明为可逆反应。 ▌题型05 化学电源——一次电池与二次电池 图解二次电池的充放电 【典例5】铅酸蓄电池(如图所示)在生活中得到广泛使用，下列说法正确的是 A．放电时，电极为电池的正极 B．充电时，电极为电池的阴极 C．充电一段时间后，电极上的质量减少 D．放电一段时间后，电极上的质量保持不变 【变式5-1】下列有关化学电源的叙述错误的是 A．英国化学家戴维利用伏打电池堆电解制得钾、钠、镁、钙、锶和钡等 B．碱性锌锰电池中正极反应： C．肼(N2H4)、NH3、烃、煤气等均可作为燃料电池的燃料，发生氧化反应 D．铅酸蓄电池充电(或放电)时，阳极(或正极)、阴极(或负极)质量变化量相等 【变式5-2】锌银纽扣电池构造示意图如下。下列有关说法错误的是 A．正极反应为： B．纤维膜中的OH-流向电解液a C．放电时锌粉发生氧化反应 D．钢壳起到导电与支撑的作用 【变式5-3】碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。某碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池反应为Zn+2MnO2+H2O=Zn(OH)2+Mn2O3，下列说法错误的是(　　) A．电池工作时，锌失去电子 B．电池的正极反应式为2MnO2+H2O+2e-=Mn2O3+2OH- C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 D．外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g ▌题型06 化学电源——燃料电池与新型电池 1.解答燃料电池题目的思维模型 2.燃料电池电极的书写方法 电极的负极反应物一定是燃料，正极反应物为O2或空气。据氧化还原反应规律，负极燃料失电子发生氧化反应，正极氧气得电子发生还原反应。特别注意电解质溶液酸碱性不同的区别。可根据电荷守恒来配平电极反应式。 【典例6】苏州大学研究团队提出了一种柔性纤维状直接甲醇燃料电池，其剖面示意图如下：向中间的凝胶中加入甲醇，即可自发工作。下列说法错误的是 A．尼龙网纱线端为正极，发生氧化反应 B．负极反应为 C．凝胶中的移向尼龙网纱线端 D．该柔性纤维可在多次变形下保持稳定发电，可应用于可穿戴纺织品 【变式6-1】氢氧燃料电池因其高效率和零排放而备受关注。利用如图装置，分别以①KOH溶液，②溶液，③固体氧化物电解质作为离子导体，碳载铂作电极材料可构成燃料电池。下列说法错误的是 A．电池的总反应式均为 B．放电过程中，阳离子均向b极移动 C．②和③作为离子导体时，b极的电极反应式相同 D．工作一段时间后，离子导体的物质的量不发生改变 【变式6-2】一种高容量水系电池工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．电极a为电池的负极 B．电子流向：电极b→离子交换膜→电极a C．电极b的电极反应式： D．理论上每消耗1 mol ，有2 mol 从右池进入左池 【变式6-3】现代生活离不开化学电源，下图为以溴水为载体的电池。下列说法正确的是 A．烧杯A中的石墨电极为负极 B．烧杯B中的电极反应式为 C．烧杯A中每消耗1 mol Br2，理论上烧杯B中消耗0.5 mol D．电池放电结束后，向烧杯A中通入少量O2，可使电池重新产生电流 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一节 原电池（题型突破·举一反三） 题型01 原电池的构成与工作原理 题型02 电极反应式的书写 题型03 原电池中的守恒关系 题型04 原电池原理的应用 题型05 化学电源——一次电池与二次电池 题型06 化学电源——燃料电池与新型电池 ▌题型01 原电池的构成与工作原理 1.原电池构成条件 一看反应 看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应) 二看两电极 一般是活泼性不同的两电极 三看是否形成闭合回路 形成闭合回路需三个条件： ①电解质溶液或熔融电解质； ②两电极直接或间接接触； ③两电极插入电解质溶液中 2.原电池的工作原理 【典例1】兴趣小组对铜锌原电池进行性能改进研究，并测得3个装置的电流强度随时间变化的曲线如图。          下列说法不正确的是 A．装置1中，碳棒表面有红色固体析出 B．装置1中，锌片表面有红色固体析出 C．对比装置1和3，可知阴离子交换膜阻隔了Cu2+向负极扩散，避免了Cu2+直接氧化Zn，使化学能得以持续转化为电能 D．对比装置2和3，可知盐桥的离子传导能力强于阴离子交换膜 【答案】D 【解析】A．装置1为铜锌单液原电池，锌片作负极，电极反应为：；碳棒作正极，得到电子，电极反应为：，故碳棒表面有红色固体析出，A正确； B．装置 1 为单液原电池，Zn片直接浸泡在溶液中，会发生置换反应：，因此Zn片表面会直接析出红色Cu（自腐蚀），B正确； C．对比装置1和3，由电流强度随时间变化的曲线可知，装置3产生的电流更强更稳定，可知阴离子交换膜阻隔了Cu2+向负极扩散，避免了Cu2+直接氧化Zn，使化学能得以持续转化为电能，C正确； D．对比装置2和3，由电流强度随时间变化的曲线可知，装置3产生的电流更强更稳定，可知盐桥的离子传导能力弱于阴离子交换膜，D错误； 故选D。 【变式1-1】关于下列装置的说法正确的是 A．装置①中Fe电极表面产生大量气泡 B．装置①和②的正极都为Fe电极 C．装置③的电流表指针不发生偏转 D．装置④的负极反应式为： 【答案】C 【分析】①是Fe-Cu-H2SO4原电池，Fe是负极，发生反应，Cu是正极，发生反应；②是Zn-Fe-CuSO4原电池，Zn是负极，发生反应，Fe是正极，发生反应；③乙醇不是电解质溶液，所以无法导电，不是原电池；④Al-Mg-NaOH原电池，Al是负极，发生，Mg是正极，发生反应。 【解析】A．由分析可知，装置①中Fe表面不产生气泡，只能观察到Fe被消耗，A错误； B．装置①中Fe是负极，装置②中Fe是正极，B错误； C．装置③乙醇不是电解质溶液，所以无法导电，指针不偏转，C正确； D．装置④的负极是Al，反应为，D错误； 答案选C。 【变式1-2】下列有关原电池叙述正确的是 A．反应可设计成原电池实现 B．溶液原电池工作过程中，电流由Mg电极流向Al电极 C．两金属单质、电解质溶液形成原电池，活泼性强的一定为负极 D．Zn和稀硫酸反应时，加入固体能加快产生的速率 【答案】B 【解析】A．反应在常温下不能自发进行，因为铜的金属活动性弱于氢，无法置换稀硫酸中的氢，因此不能设计成原电池，A错误； B．在Mg-Al-NaOH溶液原电池中，铝为负极，镁为正极，电流方向由正极（Mg）流向负极（Al），B正确； C．一般情况下活泼金属为负极，但存在例外，如Mg-Al-NaOH原电池中，金属活动性更强的Mg实际为正极；因此一定为负极的说法不准确，C错误； D．Zn与稀硫酸反应的离子方程式为Zn+2H+=Zn2++H2↑，本质上不参与反应，加入固体，浓度几乎不变，且不能形成原电池，因此不能加快产生的速率，D错误； 故选B。 【变式1-3】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。 【变式1-4】现代生活离不开方便实用的化学电源。Zn-Cu原电池结构如图所示，该装置工作时，下列说法正确的是 已知：盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼脂，离子可在其中自由移动。 A．CuSO4溶液属于强电解质 B．Zn电极上的电极反应式为： C．每生成6.4 g Cu，此时转移0.2 mol电子 D．盐桥中的Cl-往Cu电极工作室方向迁移 【答案】C 【分析】在带盐桥的Zn-Cu原电池中，活泼金属Zn作为负极发生氧化反应失去电子，电子经导线流向正极 Cu，CuSO4溶液中的 Cu2+在Cu片表面得到电子发生还原反应析出铜单质。 【解析】A．强电解质是指在水溶液中或熔融状态下能完全电离的化合物。而CuSO4溶液是混合物，既不是电解质也不是非电解质，CuSO4溶液属于强电解质溶液，A错误； B．根据分析，Zn作为负极，应发生氧化反应，即Zn失去电子生成Zn2+。Zn电极上的电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，B错误； C．6.4 gCu的物质的量：，正极反应为。每生成1mol Cu需要转移2mol电子，因此生成0.1 mol Cu需要转移为电子，C正确； D．盐桥中Cl-应向负极（Zn电极）迁移，盐桥中的K+往Cu电极工作室方向迁移，D错误； 故选C。 ▌题型02 电极反应式的书写 电极反应式书写的一般方法 （1）明确两极的反应物； （2）明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物； （3）确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物； （4）配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。 【典例2】在如图装置中，观察到图1装置铜电极上产生大量无色气泡，而图2装置中铜电极上无气泡产生，铬电极上产生大量有色气泡。下列叙述不正确的是 A．图1装置中 Cu 电极上电极反应式是 B．图2装置中 Cu 电极上发生的电极反应为 C．图2装置中 Cr电极上电极反应式为 D．两个装置中，电子均由 Cr电极经导线流向 Cu 电极 【答案】D 【分析】观察到图1装置铜电极上产生大量的无色气泡，说明图1中，Cr为负极，铜为正极，正极上析出氢气，而图2装置中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量有色气体，说明铜被氧化应为负极，正极上应是硝酸被还原生成二氧化氮气体。 【解析】A．图1为原电池装置，铜为正极，氢离子得电子生成氢气，电极反应式是2H++2e-=H2↑，选项A正确； B．图2装置中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量有色气体，说明铜为负极，铬电极为正极，负极发生Cu-2e-=Cu2+，选项B正确； C．图2装置中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量有色气体，正极上应是硝酸被还原生成二氧化氮气体，电极反应式为NO+e-+2H+=NO2↑+H2O，选项C正确； D．图1中，电子由Cr经导线流向Cu，图2中电子由Cu极经导线流向Cr，选项D不正确； 答案选D。 【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】银锌纽扣电池的内部构造如图所示，下列关于该电池的说法正确的是 A．负极电极反应为：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2 B．正极电极反应为：Ag2O+2e-=2Ag+O2- C．电池工作时，正极附近pH减小 D．电池工作时K+向Zn一极移动 【答案】A 【解析】A．银锌纽扣电池中，Zn为负极，发生氧化反应，在KOH溶液中，负极反应为Zn失去电子结合OH⁻生成Zn(OH)2，电极反应式为Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2，A正确； B．正极Ag2O发生还原反应，Ag⁺得电子生成Ag，电极反应式为Ag2O+H2O+2e-═2Ag+2OH-，B错误； C．电池工作时，正极的电极反应式为：Ag2O+H2O+2e-═2Ag+2OH-，生成氢氧根离子，正极附近pH增大，C错误； D．电池工作时，阳离子(K+)向正极(Ag2O)移动，D错误； 故选A。 【变式2-3】依据氧化还原反应：设计的原电池如图所示。 请回答下列问题： （1）电极X的材料是___________；其电极反应式为___________。 （2）电解质溶液Y是___________；Ag电极上的电极反应式为___________。 （3）针对上述原电池装置，下列说法中正确的是___________(填字母)。 A．原电池工作时，电流的流向为X电极→Ag电极 B．原电池工作时，Ag电极流入电子，发生还原反应 C．原电池工作时，阴离子不断移向Ag电极 D．原电池工作时，银电极的质量不断增加 （4）若将电解质溶液Y换成稀硫酸，则Ag极上发生的电极反应式为___________；当导线上通过个电子时，X电极的质量减小___________g。 【答案】（1）铁（或） （2）硫酸铜溶液（或其他可溶性铜盐溶液） （3）BD （4） 【解析】（1）根据总氧化还原反应，化合价升高，失电子发生氧化反应，作原电池的负极，因此电极的材料为；负极上失去电子电离为，对应电极反应式为。 （2）总反应中得电子发生还原反应，因此电解质溶液需要含有，可选用硫酸铜等可溶性铜盐溶液；电极为正极，溶液中的在正极得电子生成单质，对应电极反应式为。 （3）A．原电池中电流由正极流向负极，为正极、为负极，故电流流向为电极→电极，A错误； B．原电池中电子由负极流出，流入正极，正极上发生得电子的还原反应，B正确； C．原电池中阴离子向负极（X电极）移动，C错误； D．正极上析出Cu附着在Ag电极上，因此银电极质量不断增加，D正确； 故选BD。 （4）电解质换为稀硫酸时，正极上得电子生成，电极反应式为；个电子的物质的量为，负极每消耗转移电子，故转移电子时消耗，质量为。 ▌题型03 反原电池中的守恒关系 原电池发生的是自发的氧化还原反应： 1、质量守恒：反应前后元素种类和原子个数相同； 2、得失电子守恒：化合价升高总数 = 化合价降低总数； 3、电荷守恒：电极反应式和总反应的离子方程式中均满足电荷守恒。 【典例3】纽扣电池放电时的电极总反应为，放电时的工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．往X电极迁移 B．Y电极上发生氧化反应 C．氢氧化钾溶液的基本保持不变 D．X电极的材料为 【答案】C 【分析】纽扣电池放电时的电极总反应为，由电子移动方向可知，X为负极，Y为正极，以此解答。 【解析】A．由分析可知，X为负极，Y为正极，原电池中阳离子向正极移动，K+应向正极Y迁移，A错误； B．由分析可知，Y为正极，Ag2O在正极得到电子发生还原反应，B错误； C．总反应为Zn+Ag2O=2Ag+ZnO，负极反应：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O，正极反应：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，OH⁻浓度不变，KOH溶液pH基本不变，C正确； D．由分析可知，X为负极，Y为正极，结合总方程式可知，负极材料为Zn（发生氧化反应），Ag2O为正极材料（Y电极），D错误； 故选C。 【变式3-1】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 【答案】C 【解析】作正极，电极上发生还原反应，A错误；电池工作过程中，不参加电极反应，且阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故甲池中不变，B错误；电池工作时，甲池反应为，乙池反应为，甲池中会通过阳离子交换膜进入乙池，以维持溶液中电荷平衡，由电极反应式可知，乙池中每有析出，则进入乙池的为，溶液总质量增加，C正确；由题干信息可知，阴离子不能通过阳离子交换膜，D错误。 【变式3-2】微生物电池除去废水中CH3COO-的装置如图所示。下列说法正确的是 A．高温可以提高CH3 COO-的去除速率 B．不锈钢表面发生了氧化反应 C．石墨电极表面每转移8mol电子，则生成44.8LCO2 D．电池工作时，每消耗0.1mol CH3COO-，有0.8mol H+从质子交换膜左侧向右侧迁移 【答案】D 【解析】A．微生物电池依赖微生物活性，高温会导致微生物蛋白质变性失活，降低去除速率，故A错误；B．不锈钢电极为正极，得电子被还原为，发生还原反应，故B错误；C．石墨电极（负极）反应为CH3COO− - 8e− + 2H2O = 2CO2↑ + 7H+，转移8mol电子生成2 mol CO2，但选项未说明标准状况，44.8 L CO2无法确定物质的量，故C错误；D．1mol CH3COO−反应转移8mol电子，H+通过质子交换膜从负极（左侧）向正极（右侧）迁移，迁移量等于电子转移量。消耗0.1 mol CH3COO−转移0.8mol电子，故有0.8 mol H+迁移，故D正确；故选D。 【变式3-3】一种电化学气敏传感器可以检测生产中氨气的含量，其工作原理如图。说法正确的是 A．溶液中向电极a移动 B．电极a的电极反应式为 C．在传感器工作一定时间后中电极b周围溶液pH减小 D．当电极b消耗标准状况下16.8 L 时，理论上电极a检测到17 g 【答案】D 【解析】A．在原电池中，阳离子向正极移动，电极a为氨气被氧化的负极，电极b为氧气被还原的正极，K+应向正极b移动，A错误；B．电极a为负极，发生氧化反应，NH3失电子生成N2，N元素化合价从-3升高到0，2个NH3共失去6个电子，正确反应式为，B错误；C．电极b为正极，O2得电子发生还原反应，碱性条件下反应式为，生成OH-使周围溶液pH增大，C错误；D．电极b消耗O2的物质的量为，1 molO2得4 mol电子，0.75 molO2得3 mol电子，负极中2NH3~6e⁻（即1 molNH3失3 mol电子），电子守恒可知失3 mol电子对应1 molNH3，质量为，D正确；故答案选：D。 ▌题型04 原电池原理的应用 1.形成原电池后，可加快氧化还原的化学反应速率； 2.设计原电池：将氧化还原反应拆分为两个半反应，分别作原电池的负极反应和正极反应； 确定电极材料：若发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接作 负 极；若为气体或溶液中的还原性离子，可用惰性电极作负极。 一般情况下，发生还原反应的电极材料的活泼性弱于负极材料； 3.判断金属活动性顺序：一般情况下， 较活泼的金属材料作负极； 4.用于金属的防护：使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。 【典例4】为了探究外界条件对锌与稀硫酸反应速率的影响，设计如下方案： 编号 纯锌粉 0.2 mol/L的硫酸 温度 硫酸铜固体 Ⅰ 2.0 g 200.0 mL 25℃ 0 Ⅱ 2.0 g 200.0 mL 35℃ 0 Ⅲ 2.0 g 200.0 mL T℃ 0.1 g 下列叙述错误的是 A．实验Ⅰ和Ⅱ可探究温度对反应速率的影响 B．为了探究原电池对反应速率的影响，必须控制 C．根据该实验方案，产生相同气体体积所需时间：Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ D．该方案无法探究稀硫酸浓度对反应速率的影响 【答案】C 【解析】A．实验I和Ⅱ的温度不同，其他条件相同，可以探究温度对反应速率的影响，A正确； B．实验Ⅲ与Ⅱ中硫酸铜为单一变量，需温度相同（），B正确； C．实验Ⅲ的温度为35℃，因原电池效应反应速率最快，所需时间最短，Ⅱ温度高于I，时间次之，I最慢，故产生相同气体体积所需时间：Ⅲ<Ⅱ<Ⅰ，C错误； D．所有实验中硫酸浓度均为0.2 mol/L，未改变浓度变量，无法探究稀硫酸浓度对反应速率的影响，D正确； 故选C。 【变式4-1】有A、B、C、D四块金属片，进行如下实验，据此判断四种金属的活动性顺序是(　　) ①A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极； ②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D→导线→C； ③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡； ④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应。 A．A＞C＞D＞B B．A＞B＞C＞D C．C＞A＞B＞D D．B＞D＞C＞A 【答案】A 【解析】①活泼性较强的金属作原电池的负极，A、B用导线相连后，同时插入稀H2SO4中，A极为负极，则活动性：A＞B；②C、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸中，电子由负极→导线→正极，电流方向与电子方向相反，电流由正极D→导线→负极C，则活动性：C＞D；③A、C相连后，同时浸入稀硫酸中，C极产生大量气泡，说明C为原电池的正极，较不活泼，则活动性：A＞C；④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应，说明D为原电池的负极，则活动性：D＞B；所以有：A＞C＞D＞B，A项正确。 【变式4-2】I．利用反应 设计成如图所示的原电池，指针向右偏转，回答下列问题： （1）反应开始时，乙中：石墨电极上发生_______(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为_______。盐桥中向_______池(填“甲”或“乙”)移动。 （2）电流计读数为0时，此时在甲中加入_______，现象是_______，表明为可逆反应。 Ⅱ．已知：①将KI溶液加入到 溶液中时，可以看到溶液颜色加深，滴加淀粉后溶液变为蓝色；②当离子浓度相同时，氧化性：；③ 若浓度减小时，离子的氧化性也会随之减弱。 （3）甲同学猜测， 溶液(加入几滴淀粉溶液)加入 溶液中时，溶液应变蓝色。请写出该猜测对应的离子方程式_______。实验结果未见到蓝色。 （4）乙同学认为甲同学的实验方案有问题，理由是_______。请设计原电池证明也能氧化，画出装置图，并标明电极材料及电解质溶液_______。 【答案】（1）氧化 甲 （2）固体 指针向左偏转 （3） （4）会与发生反应生成沉淀，使的浓度下降，从而减弱的氧化性，使上述反应很难发生 【解析】（1）由可知碘离子被氧化为碘单质，乙中石墨电极为负极，三价铁离子被还原为亚铁离子，甲中石墨电极为正极，故乙中碘离子被氧化，发生氧化反应，反应方程式为，在电池中，阳离子向正极移动，故向甲池移动； （2）电流计读数为0时说明反应达到平衡状态，此时想证明其为可逆反应，需要让反应逆向进行，故可以增加生成物的浓度，即向乙池中加入氯化亚铁固体，加入后平衡逆向移动，电流反向，故指针向左偏转； （3）当离子浓度相同时，氧化性：，则溶液(加入几滴淀粉溶液)加入 溶液中时，可以被氧化，生成Ag和，方程式为； （4）因为AgI是难溶于水的沉淀，故碘离子会与银离子生成沉淀，降低银离子浓度，使银离子氧化性减弱，该反应可能不能发生，设计原电池证明也能氧化，根据反应方程式可知Ag+被还原，是正极反应物，I-被氧化，是负极反应物，故用石墨做电极，为避免Ag+ 与I-反应生成沉淀，应将两者放在两个烧杯中，用盐桥连接，装置图如下所示。 【变式4-3】某研究小组设计实验探究反应为可逆反应。采用如图所示原电池装置进行验证。 ①当溶液为溶液时，闭合，观察到电流表指针向左偏转，电极上有灰黑色固体析出，则电极的材质为___________，该电极反应式为___________；石墨电极在此原电池中作为___________(填“正极”或“负极”)。 ②当溶液更换为溶液时，闭合，观察到电流表指针向___________(填“左”或“右”)偏转，电极a上固体逐渐减少，该过程的总反应为___________。上述现象表明，该装置中正、逆反应均能发生，从而证明为可逆反应。 【答案】Ag 负极 右 【解析】①当溶液为溶液时，电极a上有灰黑色固体析出，则电极a上有Ag析出，说明在电极a上得电子被还原为Ag。因此，电极a的材质应为Ag，电极反应式为：，同时，石墨电极上失去电子被氧化为，故石墨电极为负极。 ②当溶液更换为溶液时，此时的氧化性较强，会将Ag氧化为，自身被还原为。电极a（Ag）作为负极，发生反应：；石墨电极作为正极，发生反应：。总反应为：，由于电子从电极a流向石墨电极，电流方向相反，即从石墨电极流向电极a，因此电流表指针应向右偏转。 ▌题型05 化学电源——一次电池与二次电池 图解二次电池的充放电 【典例5】铅酸蓄电池(如图所示)在生活中得到广泛使用，下列说法正确的是 A．放电时，电极为电池的正极 B．充电时，电极为电池的阴极 C．充电一段时间后，电极上的质量减少 D．放电一段时间后，电极上的质量保持不变 【答案】C 【分析】放电时，该装置为原电池，Pb作负极，PbO2作正极，负极上Pb失电子发生氧化反应，负极反应式：，正极上PbO2得电子发生还原反应，正极反应式：，充电时，该装置为电解池，Pb为阴极，阴极发生还原反应，电极反应：，PbO2为阳极，阳极发生氧化反应，电极反应：，据此分析； 【解析】A．放电时，电极为电池的负极，A错误； B．充电时，电极为电池的阳极，B错误； C．充电一段时间后，Pb为阴极，阴极电极反应：，电极上的质量减少，C正确； D．放电一段时间后，PbO2为正极，正极反应式：，电极上的质量增加，D错误； 故选C。 【变式5-1】下列有关化学电源的叙述错误的是 A．英国化学家戴维利用伏打电池堆电解制得钾、钠、镁、钙、锶和钡等 B．碱性锌锰电池中正极反应： C．肼(N2H4)、NH3、烃、煤气等均可作为燃料电池的燃料，发生氧化反应 D．铅酸蓄电池充电(或放电)时，阳极(或正极)、阴极(或负极)质量变化量相等 【答案】D 【解析】A．英国化学家戴维确实利用伏打电池堆电解，首次制得了钾、钠、镁等活泼金属，A正确； B．碱性锌锰电池中，在正极得电子生成，给出的电极反应式书写正确，B正确； C．燃料电池中，燃料在负极失电子发生氧化反应，肼、氨气、烃、煤气等都可作为燃料电池的燃料，C正确； D．铅酸蓄电池总反应为，转移时，放电时负极，固体质量增加，正极，固体质量增加，充电时对应阳极、阴极的质量变化量也不相等，D错误； 故答案选D。 【变式5-2】锌银纽扣电池构造示意图如下。下列有关说法错误的是 A．正极反应为： B．纤维膜中的OH-流向电解液a C．放电时锌粉发生氧化反应 D．钢壳起到导电与支撑的作用 【答案】B 【分析】根据锌银纽扣电池构造示意图可知，Zn粉是电池的负极失电子形成，氧化银粉是电池正极，得电子生成Ag。 【解析】A．根据分析和电池中含有KOH可知，正极反应为：，A正确； B．该装置是原电池，由正极移向负极，即流向电解液b，B错误； C．放电时锌粉在负极反应，发生氧化反应，C正确； D．钢壳没有参与电极反应，起导电于支撑的作用，D正确； 故选B。 【变式5-3】碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。某碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池反应为Zn+2MnO2+H2O=Zn(OH)2+Mn2O3，下列说法错误的是(　　) A．电池工作时，锌失去电子 B．电池的正极反应式为2MnO2+H2O+2e-=Mn2O3+2OH- C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 D．外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g 【答案】C　 【解析】由电池反应可知，锌为负极，失去电子，电子从负极流出经外电路流向正极；外电路中每通过0.2 mol电子，参加反应的锌理论上为0.1 mol，即质量减小6.5 g。 ▌题型06 化学电源——燃料电池与新型电池 1.解答燃料电池题目的思维模型 2.燃料电池电极的书写方法 电极的负极反应物一定是燃料，正极反应物为O2或空气。据氧化还原反应规律，负极燃料失电子发生氧化反应，正极氧气得电子发生还原反应。特别注意电解质溶液酸碱性不同的区别。可根据电荷守恒来配平电极反应式。 【典例6】苏州大学研究团队提出了一种柔性纤维状直接甲醇燃料电池，其剖面示意图如下：向中间的凝胶中加入甲醇，即可自发工作。下列说法错误的是 A．尼龙网纱线端为正极，发生氧化反应 B．负极反应为 C．凝胶中的移向尼龙网纱线端 D．该柔性纤维可在多次变形下保持稳定发电，可应用于可穿戴纺织品 【答案】A 【解析】A．由图中甲醇在中间凝胶中发生氧化反应可知，中间为负极，则外侧尼龙网纱线端对应正极，发生还原反应，A错误； B．甲醇在负极失去电子并生成二氧化碳，电极反应为，B正确； C．负极反应生成的氢离子通过凝胶移向尼龙网纱线端的正极，并参与氧气的还原反应，C正确； D．该电池采用柔性纤维结构，在多次变形后仍能稳定发电，适合用于可穿戴纺织品，D正确； 故选A。 【变式6-1】氢氧燃料电池因其高效率和零排放而备受关注。利用如图装置，分别以①KOH溶液，②溶液，③固体氧化物电解质作为离子导体，碳载铂作电极材料可构成燃料电池。下列说法错误的是 A．电池的总反应式均为 B．放电过程中，阳离子均向b极移动 C．②和③作为离子导体时，b极的电极反应式相同 D．工作一段时间后，离子导体的物质的量不发生改变 【答案】C 【解析】A．氢氧燃料电池的反应本质为和化合生成，三种电解质环境下总反应均为，A正确； B．原电池放电时阳离子向正极移动，b极通入为正极，因此阳离子均向b极移动，B正确； C．②以溶液为离子导体时，b极（正极）反应为；③以固体氧化物为离子导体时，b极反应为，二者电极反应式不相同，C错误； D．三种体系的总反应均仅生成，离子导体仅起传导离子的作用，自身物质的量不会发生改变，D正确； 故选C。 【变式6-2】一种高容量水系电池工作原理如图所示。下列说法正确的是 A．电极a为电池的负极 B．电子流向：电极b→离子交换膜→电极a C．电极b的电极反应式： D．理论上每消耗1 mol ，有2 mol 从右池进入左池 【答案】C 【分析】该水系原电池中b极Zn失电子被氧化为ZnO，作负极，a极得电子被还原为，作正极，可通过离子交换膜在两极间迁移，外电路电子由b极经灯泡流向a极。 【解析】A．电极a上转化为，发生还原反应，为电池正极，A错误； B．电子仅能在外电路中定向移动，无法通过离子交换膜，B错误； C．电极b为负极，失电子发生氧化反应，碱性环境下电极反应式为，C正确； D．阴离子向负极（b极）移动，从左池进入右池，D错误； 答案选C。 【变式6-3】现代生活离不开化学电源，下图为以溴水为载体的电池。下列说法正确的是 A．烧杯A中的石墨电极为负极 B．烧杯B中的电极反应式为 C．烧杯A中每消耗1 mol Br2，理论上烧杯B中消耗0.5 mol D．电池放电结束后，向烧杯A中通入少量O2，可使电池重新产生电流 【答案】D 【分析】烧杯B中被氧化为，反应为，发生氧化反应，为负极；烧杯A中被还原为，反应为，发生还原反应，为正极。总反应为：，据此分析。 【解析】A．烧杯A中得电子被还原，发生还原反应，为正极；烧杯B中失电子被氧化，发生氧化反应，为负极，A不符合题意； B．烧杯B中被氧化为，正确电极反应式为，B不符合题意； C．总反应可知，消耗时，消耗，C不符合题意； D．放电结束后烧杯A中生成，通入少量，发生反应，重新生成，可与烧杯B中剩余再次形成原电池，使电池重新产生电流，D符合题意； 故选D。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一节 原电池（题型突破·举一反三） ▌题型01 原电池的构成与工作原理 【典例1】D 【变式1-1】C 【变式1-2】B 【变式1-3】B 【变式1-4】C ▌题型02 电极反应式的书写 【典例2】D 【变式2-1】A 【变式2-2】A 【变式2-3】（1）铁（或） （2）硫酸铜溶液（或其他可溶性铜盐溶液） （3）BD （4） ▌题型03 反原电池中的守恒关系 【典例3】C 【变式3-1】C 【变式3-2】】D 【变式3-3】D ▌题型04 原电池原理的应用 【典例4】C 【变式4-1】A 【变式4-2】（1）氧化 甲 （2）固体 指针向左偏转 （3） （4）会与发生反应生成沉淀，使的浓度下降，从而减弱的氧化性，使上述反应很难发生 【变式4-3】Ag 负极 右 ▌题型05 化学电源——一次电池与二次电池 【典例5】C 【变式5-1】D 【变式5-2】B 【变式5-3】C　 ▌题型06 化学电源——燃料电池与新型电池 【典例6】A 【变式6-1】C 【变式6-2】C 【变式6-3】D / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $