原電池的工作原理(原卷版)

4.1.1原電池的工作原理學(xué)習(xí)目標(biāo)重難點1．深入理解原電池的工作原理；整體性的認(rèn)識原電池的形成條件2．會書寫電極反應(yīng)式和電池總反應(yīng)方程式；能根據(jù)反應(yīng)設(shè)計簡單的原電池3．采用實驗探究、列表比較，對比分析和討論歸納，宏微觀結(jié)合、突破教學(xué)重難點，讓學(xué)生掌握原電池的工作原理、電極方程式書寫；并能獨立自主的設(shè)計簡單原電池。4．結(jié)合生產(chǎn)、生活實際，學(xué)習(xí)原電池原理在生產(chǎn)、生活中的實際運用。重點：1．原電池的工作原理、形成條件。2．電極反應(yīng)式和電池總反應(yīng)方程式。難點：原電池工作原理。知識01原電池的工作原理1．原電池的構(gòu)成條件(1)定義：把__________轉(zhuǎn)化為_____的裝置。(2)構(gòu)成條件：一看反應(yīng)：看是否有能自發(fā)進(jìn)行的__________反應(yīng)發(fā)生。二看兩電極：一般是_________________________。三看是否形成閉合回路形成閉合回路需三個條件：(1)__________；(2)兩電極直接或間接接觸；(3)兩電極插入電解質(zhì)溶液。2．實驗探究將置有鋅片的ZnSO4溶液和置有銅片的CuSO4溶液用一個鹽橋連接起來，然后將鋅片和銅片用導(dǎo)線連接，并在中間串聯(lián)一個電流表，觀察現(xiàn)象。電池名稱單液電池雙液電池(鹽橋電池)實驗裝置實驗現(xiàn)象電流表指針_____電極變化鋅片逐漸溶解，銅片質(zhì)量_____電流變化一段時間后，電流逐漸衰減產(chǎn)生的電流持續(xù)、穩(wěn)定微觀探析鋅片的Zn失去電子形成_____進(jìn)入溶液，質(zhì)量減輕；電子通過導(dǎo)線傳遞到銅片上形成電流，電流表指針偏轉(zhuǎn)；溶液中的Cu2＋在銅片獲得電子變成_____沉積在銅片上，質(zhì)量增加。符號表征電極反應(yīng)式Zn片：___________________(氧化反應(yīng))Cu片：__________________(還原反應(yīng))電池總反應(yīng)Zn+Cu2+=Zn2++Cu能量轉(zhuǎn)換化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能3．原電池工作原理示意圖(1)原電池閉合回路的形成有多種方式，可以是導(dǎo)線連接兩個電極，也可以是兩電極相接觸。(2)電解質(zhì)溶液中陰、陽離子的定向移動，與導(dǎo)線中電子的定向移動共同組成了一個完整的閉合回路。(3)無論在原電池還是在電解池中，電子均不能通過電解質(zhì)溶液。1．若將CuSO4溶液換成稀硫酸能形成電流嗎?答：2．可以將鋅銅原電池中的Cu電極換成石墨嗎?為什么?答：3．原電池輸出電能的能力，主要取決于什么？答：4．什么是鹽橋？答：5．取出鹽橋，電流表的指針有何變化？答：6．鹽橋有什么作用？答：7．在原電池中，鹽橋中的陰、陽離子是如何移動的?為什么?答：判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。(1)在原電池中，發(fā)生氧化反應(yīng)的一極一定是負(fù)極()(2)在鋅銅原電池中，因為有電子通過電解質(zhì)溶液形成閉合回路，所以有電流產(chǎn)生()(3)在原電池中，負(fù)極材料的活潑性一定比正極材料強()(4)在原電池中，正極本身一定不參與電極反應(yīng)，負(fù)極本身一定要發(fā)生氧化反應(yīng)()(5)在鋅銅原電池中，因為有電子通過電解質(zhì)溶液形成閉合回路，所以有電流產(chǎn)生()(6)兩種活潑性不同的金屬組成原電池的兩極，活潑金屬一定作負(fù)極()(7)原電池工作時，溶液中的陽離子向負(fù)極移動，鹽橋中的陽離子向正極移動()(8)鹽橋可以把負(fù)極區(qū)的陽離子轉(zhuǎn)移到正極區(qū)，把正極區(qū)的陰離子轉(zhuǎn)移到負(fù)極區(qū)()知識02原電池原理的應(yīng)用1．加快氧化還原反應(yīng)的速率構(gòu)成原電池的反應(yīng)速率比直接接觸的反應(yīng)速率快，例如，在鋅與稀H2SO4反應(yīng)時加入少量CuSO4溶液，CuSO4與鋅發(fā)生置換反應(yīng)生成Cu，從而形成Cu－Zn微小__________，加快產(chǎn)生H2的速率。2．比較金屬活動性強弱3．設(shè)計原電池實例：(1)根據(jù)反應(yīng)2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2，設(shè)計的原電池為：(2)根據(jù)Cu＋2Ag＋=Cu2＋＋2Ag設(shè)計電池：或1．一般電極反應(yīng)式的書寫方法(1)定電極，標(biāo)得失。按照負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，判斷出電極反應(yīng)產(chǎn)物，找出得失電子的數(shù)量。(2)看環(huán)境，配守恒。電極產(chǎn)物在電解質(zhì)溶液中應(yīng)能穩(wěn)定存在，如堿性介質(zhì)中生成的H＋應(yīng)讓其結(jié)合OH－生成水。電極反應(yīng)式要依據(jù)電荷守恒和質(zhì)量守恒、得失電子守恒等加以配平。(3)兩式加，驗總式。兩電極反應(yīng)式相加，與總反應(yīng)方程式對照驗證。2．已知總反應(yīng)式，書寫電極反應(yīng)式(1)分析化合價，確定正極、負(fù)極的反應(yīng)物與反應(yīng)產(chǎn)物。(2)在電極反應(yīng)式的左邊寫出得失電子數(shù)，使得失電子守恒。(3)根據(jù)質(zhì)量守恒配平電極反應(yīng)式。(4)復(fù)雜電極反應(yīng)式＝總反應(yīng)式－簡單的電極反應(yīng)式。判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。(1)理論上說，任何能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)都可設(shè)計成原電池()(2)反應(yīng)AlCl3＋4NaOH=NaAlO2＋3NaCl＋2H2O可以設(shè)計成原電池()(3)某原電池反應(yīng)為Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，裝置中一定是銀作正極()(4反應(yīng)CaO+H2O=Ca(OH)2可以放出大量的熱，故可把該反應(yīng)設(shè)計成原電池，把其中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能()(5)某原電池反應(yīng)為Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag，裝置中的鹽橋中可以是裝有含瓊膠的KCl飽和溶液()(6)一定量的稀鹽酸跟過量鋅粉反應(yīng)時，為了加快反應(yīng)速率又不影響生成H2的總量，可加入少量CuSO4溶液()(7)把Fe片和Cu片放入稀硫酸中，并用導(dǎo)線把二者相連，觀察到Cu片上產(chǎn)生大量氣泡，說明Cu與H2SO4能發(fā)生反應(yīng)而Fe被鈍化()(8)因為鐵的活潑性強于銅，所以將鐵、銅用導(dǎo)線連接后放入濃硝酸中，若能組成原電池，必是鐵作負(fù)極、銅作正極()題型一原電池的工作原理【典例1】如圖是某同學(xué)設(shè)計的原電池裝置，下列敘述中正確的是()A．電極Ⅰ上發(fā)生還原反應(yīng)，作原電池的負(fù)極B．電極Ⅱ的電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－=CuC．該原電池的總反應(yīng)為2Fe3＋＋Cu=Cu2＋＋2Fe2＋D．鹽橋中裝有含氯化鉀的瓊脂，其作用是傳遞電子【答案】C【解析】該原電池的總反應(yīng)為2Fe3＋＋Cu=Cu2＋＋2Fe2＋。電極Ⅰ上發(fā)生還原反應(yīng)，作原電池的正極，電極反應(yīng)式為2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋，電極Ⅱ為原電池負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Cu－2e－=Cu2＋。鹽橋中裝有含氯化鉀的瓊脂，其作用是連接內(nèi)電路，平衡電荷?！咀兪?】如圖所示，在盛有稀H2SO4的燒杯中放入用導(dǎo)線連接的電極X、Y，外電路中電子流向如圖所示，關(guān)于該裝置的下列說法正確的是()A．外電路的電流方向為：X→外電路→YB．若兩電極分別為Fe和碳棒，則X為碳棒，Y為FeC．X極上發(fā)生的是還原反應(yīng)，Y極上發(fā)生的是氧化反應(yīng)D．若兩電極都是金屬，則它們的活動性順序為X>Y判斷原電池正、負(fù)極的五種方法原電池電極及電極反應(yīng)特點(1)負(fù)極為電子流出極，相對活潑，通常是活動性較強的金屬或某些還原劑，電極被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)。(2)正極為電子流入極，相對不活潑，通常是活動性較差的金屬或非金屬導(dǎo)體，一般是電解質(zhì)溶液中的氧化性強的離子被還原或電極上附著物本身被還原，發(fā)生還原反應(yīng)。題型二比較金屬的活潑性【典例2】有a、b、c、d四個金屬電極，有關(guān)的實驗裝置及部分實驗現(xiàn)象如下：實驗裝置部分實驗現(xiàn)象a極質(zhì)量減??；b極質(zhì)量增加b極有氣體產(chǎn)生；c極無變化d極溶解；c極有氣體產(chǎn)生電流從a極流向d極由此可判斷這四種金屬的活動性順序是()A．a(chǎn)>b>c>dB．b>c>d>aC．d>a>b>c D．a(chǎn)>b>d>c【答案】C【解析】把四個實驗從左到右分別編號為①、②、③、④，則由實驗①可知，a作原電池負(fù)極，b作原電池正極，金屬活動性：a>b；由實驗②可知，b極有氣體產(chǎn)生，c極無變化，則活動性：b>c；由實驗③可知，d極溶解，c極有氣體產(chǎn)生，c作正極，則活動性：d>c；由實驗④可知，電流從a極流向d極，則d極為原電池負(fù)極，a極為原電池正極，則活動性：d>a；綜上所述可知活動性：d>a>b>c，故選C。【變式2】有A、B、C、D四塊金屬片，進(jìn)行如下實驗，據(jù)此判斷四種金屬的活動性順序是()①A、B用導(dǎo)線相連后，同時浸入稀H2SO4溶液中，A極為負(fù)極；②C、D用導(dǎo)線相連后，同時浸入稀H2SO4溶液中，電流由D→導(dǎo)線→C；③A、C相連后，同時浸入稀H2SO4溶液中，C極產(chǎn)生大量氣泡；④B、D相連后，同時浸入稀H2SO4溶液中，D極發(fā)生氧化反應(yīng)。A．A＞C＞D＞BB．A＞B＞C＞DC．C＞A＞B＞DD．B＞D＞C＞A利用原電池原理比較A、B兩種金屬活潑性的方法：將A、B兩種金屬用導(dǎo)線連接后，插入到稀硫酸中，一段時間后，若觀察到A溶解，而B上有氣體放出，則說明A作負(fù)極，B作正極，即可以斷定金屬活潑性A>B。題型三加快反應(yīng)速率【典例3】一定量的稀鹽酸跟過量鋅粉反應(yīng)時，為了加快反應(yīng)速率又不影響生成H2的總量，可采取的措施是()A．加入少量稀NaOH溶液B．加入少量CH3COONa固體C．加入少量NH4HSO4固體D．加入少量CuSO4溶液【答案】D【解析】A中加入NaOH溶液，消耗鹽酸，氫氣的生成量會減少，錯誤；B中加入CH3COO－會結(jié)合H＋，生成醋酸，減慢反應(yīng)速率，錯誤；C中加入NH4HSO4固體，增加了H＋的量，生成的氫氣會增多，錯誤；D中加入少量CuSO4溶液，Zn置換出少量Cu附著在鋅表面，形成原電池可以加快反應(yīng)速率，并且沒有影響氫氣的生成量，正確?！咀兪?】把符合題意的圖像填在橫線上(用A、B、C、D表示)。(1)將等質(zhì)量的兩份鋅粉a、b分別加入過量的稀硫酸，同時向a中加入少量的CuSO4溶液，產(chǎn)生H2的體積V(L)與時間t(min)的關(guān)系是________。(2)將過量的兩份鋅粉a、b分別加入定量的稀硫酸，同時向a中加入少量的CuSO4溶液，產(chǎn)生H2的體積V(L)與時間t(min)的關(guān)系是________。(3)將(1)中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他條件不變，則圖像是________。改變Zn與H＋反應(yīng)速率的方法(1)加入Cu或CuSO4，形成原電池，加快反應(yīng)速率，加入Cu不影響Zn的量，但加入CuSO4，Zn的量減少，是否影響產(chǎn)生H2的量，應(yīng)根據(jù)Zn、H＋的相對量多少進(jìn)行判斷。(2)加入強堿弱酸鹽，由于弱酸根與H＋反應(yīng)，使c(H＋)減小，反應(yīng)速率減小，但不影響產(chǎn)生H2的總量。題型四設(shè)計原電池【典例3】依據(jù)氧化還原反應(yīng)：2Ag+(aq)+Cu(s)=Cu2+(aq)+2Ag(s)設(shè)計的原電池如圖所示(鹽橋為盛有KNO3飽和溶液的瓊脂的U形管)。請回答下列問題：(1)電極X的材料是Cu；電解質(zhì)Y是AgNO3(填化學(xué)式)。

(2)銀電極為電池的正極，其電極反應(yīng)式為Ag++e=Ag。

(3)鹽橋中的NO3移向Cu(NO3)2溶液。

【答案】(1)CuAgNO3(2)正Ag++e=Ag

(3)Cu(NO3)2?！窘馕觥扛鶕?jù)反應(yīng)原理：2Ag+(aq)+Cu(s)=q)+2Ag(s)可知，X應(yīng)為銅電極，而Y應(yīng)為硝酸銀溶液。由于反應(yīng)中銅元素的化合價升高，而銀元素的化合價降低，則銀電極為正極，銅電極為負(fù)極。【變式4】如圖是某同學(xué)設(shè)計的一個簡易的原電池裝置，回答下列問題。(1)若a為鎂、b為CuCl2，則正極材料為____________，負(fù)極上的電極反應(yīng)式為____________________。(2)若a為鎂、b為NaOH，則Mg極上發(fā)生________反應(yīng)(填“氧化”或“還原”)，負(fù)極上的電極反應(yīng)式為____________________。(3)若a為銅、b為濃硝酸，則電流的方向為________，正極上的電極反應(yīng)式為________________________________________________________________________。(4)上述事實表明，確定原電池中電極的類型時，不僅要考慮電極材料本身的性質(zhì)，還要考慮____________________。原電池設(shè)計步驟【基礎(chǔ)鞏固】1．下列裝置中能構(gòu)成原電池的是()A． B． C． D．2．在盛有稀硫酸的燒杯中放入用導(dǎo)線連接的鐵片和銅片，下列說法正確的是()A．鐵片上有氣泡逸出 B．電子通過導(dǎo)線由銅流向鐵C．溶液中H+向銅片移動 D．鐵片上發(fā)生氧化反應(yīng)：Fe3e=Fe3+3．有甲、乙兩個裝置，下列說法錯誤的是()A．甲、乙裝置中，Zn的質(zhì)量均減小B．甲、乙裝置中，Cu上均有氣泡產(chǎn)生C．化學(xué)反應(yīng)速率:乙>甲D．甲中H+移向Zn，乙中H+移向Cu4．某實驗興趣小組以Zn和Cu為電極，稀硫酸為電解質(zhì)溶液研究原電池，并對實驗進(jìn)行了拓展，以下實驗記錄錯誤的是()A．銅片上有氣泡產(chǎn)生，鋅片逐漸溶解 B．電子在溶液中從Cu電極流向Zn電極C．把銅片換成石墨，實驗現(xiàn)象相同 D．把稀硫酸換成硫酸銅溶液，電流計指針依然偏轉(zhuǎn)5．某化學(xué)興趣小組利用反應(yīng)Zn＋2FeCl3ZnCl2＋2FeCl2，設(shè)計了如圖所示的原電池裝置，下列說法正確的是()A．Zn為負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)B．b電極反應(yīng)式為2Fe3＋＋2e－2Fe2＋C．電子流動方向是a電極→FeCl3溶液→b電極D．電池的正極材料可以選用石墨、鉑電極，也可以用銅6．如圖所示裝置中，電流表G指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時Y極逐漸變粗，X極逐漸變細(xì)。下列判斷正確的是()A．X是Zn，Y是Cu，Z為H2SO4溶液B．X是Cu，Y是Zn，Z為H2SO4溶液C．X是Zn，Y是Cu，Z為酒精溶液D．X是Zn，Y是Cu，Z為CuSO4溶液7．已知Ag+的氧化性強于Co2+的氧化性，則關(guān)于下圖所示原電池裝置的說法中，正確的是()A．Co電極是原電池的正極B．鹽橋中可填充KCl飽和溶液與瓊脂的混合物C．該原電池的正極反應(yīng)式為Ag++e=AgD．鹽橋中的電解質(zhì)陰離子向右側(cè)燒杯移動8．課堂學(xué)習(xí)中，同學(xué)們利用鋁條、鋅片、銅片、導(dǎo)線、電流計、橙汁、燒杯等用品探究原電池的組成。下列結(jié)論錯誤的是()A．原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置B．原電池由電極、電解質(zhì)溶液和導(dǎo)線等組成C．圖中電極a為鋁條、電極b為鋅片時，導(dǎo)線中會產(chǎn)生電流D．圖中電極a為鋅片、電極b為銅片時，電子由銅片通過導(dǎo)線流向鋅片9．研究小組進(jìn)行如下表所示的原電池實驗:實驗編號①②實驗裝置實驗現(xiàn)象連接好裝置5分鐘后，靈敏電流計指針向左偏轉(zhuǎn)，兩側(cè)銅片表面均無明顯現(xiàn)象連接好裝置。開始時左側(cè)鐵片表面持續(xù)產(chǎn)生氣泡，5分鐘后，靈敏電流計指針向右偏轉(zhuǎn)，右側(cè)鐵片表面無明顯現(xiàn)象下列關(guān)于該實驗的敘述中，正確的是()A．兩裝置的鹽橋中，陽離子均向右側(cè)移動B．實驗①中，左側(cè)的銅被腐蝕C．實驗②中，連接裝置5分鐘后，左側(cè)電極的電極反應(yīng)式為：2H＋+2e－=H2↑D．實驗①和實驗②中，均有O2得電子的反應(yīng)發(fā)生10．銅鋅原電池為電化學(xué)建構(gòu)認(rèn)識模型奠定了重要的基礎(chǔ)，懂得原理才能真正做到舉一反三，應(yīng)用到其他復(fù)雜的電池分析中。鹽橋中裝有瓊脂凝膠，內(nèi)含氯化鉀。下面兩種原電池說法錯誤的是()A．原電池Ⅰ和Ⅱ的反應(yīng)原理都是Zn+Cu2+=Zn2++CuB．電池工作時，導(dǎo)線中電子流向為Zn→CuC．正極反應(yīng)為Zn2e=Zn2+，發(fā)生還原反應(yīng)D．電池工作時，鹽橋中的K+向右側(cè)燒杯移動，Cl向左側(cè)燒杯移動11．如圖為發(fā)光二極管連接檸檬電池裝置，下列說法不正確的是()A．負(fù)極的電極反應(yīng)為：Fe－2e－=Fe2+B．電子由Fe環(huán)經(jīng)導(dǎo)線流向發(fā)光二極管C．銅線作為檸檬電池的正極D．可將檸檬替換成盛裝酒精溶液的裝置12．如圖是某同學(xué)設(shè)計的原電池裝置，下列敘述中正確的是()A．電極Ⅰ上發(fā)生還原反應(yīng)，作原電池的負(fù)極B．該原電池的總反應(yīng)為2Fe3+＋Cu=Cu2+＋2Fe2+C．電極Ⅱ的電極反應(yīng)為Cu2+＋2e=CuD．鹽橋中裝有含瓊膠的氯化鉀飽和溶液，其作用是傳遞電子13．銅鋅原電池如圖所示，電解質(zhì)溶液為硫酸銅。下列說法錯誤的是()A．鋅電極將逐漸被腐蝕B．銅電極為正極，發(fā)生氧化反應(yīng)C．銅電極上的反應(yīng)為：Cu2++2e=CuD．電子從鋅電極經(jīng)過導(dǎo)線流向銅電極14．鹽水小汽車是一款神奇的玩具，只要在小汽車尾部動力部位加幾滴NaCl溶液，小汽車就可以跑動起來，其電池結(jié)構(gòu)如下圖：下列關(guān)于該電池的說法中不正確的是()A．該電池工作時，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B．鋅為電池的負(fù)極，石墨為電池的正極C．正極的電極反應(yīng)為：O2+2H2O＋4e－=4OHD．電解質(zhì)溶液中Na+向鋅片方向運動15．某原電池裝置示意圖如圖所示，下列有關(guān)該原電池的說法正確的是()A．鋅片是正極，鐵片是負(fù)極B．鋅片上發(fā)生的電極反應(yīng)：2H++2e=H2↑C．電子由鐵電極經(jīng)導(dǎo)線流向鋅電極D．如果將鋅片換成銅片，電路中的電流方向改變16．用如圖所示裝置探究原電池的工作原理，下列說法正確的是()A．甲圖中正極上發(fā)生的反應(yīng)為：2H++2e=H2↑B．乙圖中鋅片變細(xì)，銅棒變粗C．丙圖中Zn片上發(fā)生還原反應(yīng)，溶液中的Cu2+向銅電極移動D．若乙圖與丙圖中鋅片減輕的質(zhì)量相等，則兩裝置中還原產(chǎn)物的質(zhì)量比為17．圖甲和圖乙均是雙液原電池裝置。下列說法不正確的是()A．甲中電池總反應(yīng)的離子方程式為Cd(s)＋Co2＋(aq)Co(s)＋Cd2＋(aq)B．反應(yīng)2Ag(s)＋Cd2＋(aq)Cd(s)＋2Ag＋(aq)能夠發(fā)生C．鹽橋的作用是形成閉合回路，并使兩邊溶液保持電中性D．乙中有1mol電子通過外電路時，正極有108gAg析出18．某水處理劑由納米鐵粉附著在多孔炭粉的表面復(fù)合而成，利用原電池原理處理弱酸性廢水中的NO3時，其表面發(fā)生如圖所示反應(yīng)。下列說法正確的是A．電池工作時，H+向負(fù)極移動B．正極附近溶液的酸性增強C．負(fù)極的電極反應(yīng)式為Fe3e=Fe3+D．與單獨使用納米鐵粉相比，該水處理劑能加快NO3的去除速率【培優(yōu)競賽】19．依據(jù)氧化還原反應(yīng)：2Ag＋(aq)＋Cu(s)=Cu2＋(aq)＋2Ag(s)設(shè)計的原電池如圖所示(鹽橋為盛有KNO3瓊脂的U形管)。

請回答下列問題：(1)電極X的材料是___________，其電極反應(yīng)式為___________。(2)電解質(zhì)溶液Y是___________(填化學(xué)式)，銀電極為電池的___________極。(3)鹽橋中的NO3移向___________(填“左燒杯”或“右燒杯”)。20．某實驗小組自制如圖水果電池，探究影響電池效果的因素有哪些，制成記錄表格如下：序號電極電極距離(cm)水果種類電流表(μA)①Cu—Al西紅柿②Cu—Fe西紅柿③Al—Al西紅柿0④Cu—Al檸檬⑤Cu—Al檸檬(1)水果電池中，水果的作用是___________。(2)實驗①②③的目的是探究___________。對比實驗①②③得出的結(jié)論是___________。(3)欲得出水果種類對電池效果有影響的結(jié)論，需要對比實驗___________(填實驗序號)。(4)如果將實驗裝置中的水果換成CuSO4溶液，電極材料用Cu和Al組成原電池。則負(fù)極上電極反應(yīng)式：___________；正極的現(xiàn)象是___________；原電池總離子方程式：___________。21．某校化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組欲設(shè)計實驗驗證Fe、Cu的金屬活動性，他們提出了以下兩種方案。請你幫助他們完成有關(guān)實驗項目：方案Ⅰ：有人提出將大小相等的鐵片和銅片，分別同時放入稀硫酸(或稀鹽酸)中，觀察產(chǎn)生氣泡的快慢，據(jù)此確定它們的活動性。該原理的離子方程式為________________________。方案Ⅱ：有人利用Fe、Cu作電極設(shè)計成原電池，以確定它們的活動性。試在下面的方框內(nèi)畫出原電池裝置圖，標(biāo)出原電池的電極材料和電解質(zhì)溶液，并寫出電極反應(yīng)式。正極：__________________________；負(fù)極：_________________________。方案Ⅲ：結(jié)合你所學(xué)的知識，幫助他們再設(shè)計一個驗證Fe、Cu活動性的簡單實驗方案(與方案Ⅰ、Ⅱ不能雷同)：___________________________，用離子方程式表示其反應(yīng)原理：__________________________