1.2.1-原電池的工作原理-2024-2025學(xué)年高二化學(xué)同步講與練(蘇教2019選擇性必修1)

第二單元化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化第1課時(shí)原電池的工作原理目標(biāo)導(dǎo)航目標(biāo)導(dǎo)航課程標(biāo)準(zhǔn)課標(biāo)解讀1．認(rèn)識(shí)化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的實(shí)際意義及其重要應(yīng)用，能量的變化遵循能量守恒定律。2．了解原電池的工作原理。3．能分析、解釋原電池的工作原理，能設(shè)計(jì)簡單的原電池。4．掌握原電池反應(yīng)方程式和電極反應(yīng)式的書寫。1.電池中產(chǎn)生電流的宏觀現(xiàn)象，可以通過微觀探析來辨識(shí)。(宏觀辨識(shí)與微觀探析)2．聯(lián)系化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化，預(yù)測在一定條件下某種物質(zhì)可能發(fā)生的化學(xué)變化。(科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任)3．認(rèn)識(shí)科學(xué)探究是進(jìn)行科學(xué)解釋和發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造應(yīng)用的科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)。(科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí))一、原電池的工作原理1．原電池的概念原電池是利用將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。2．銅鋅原電池（1）【實(shí)驗(yàn)探究】【實(shí)驗(yàn)1】向CuSO4溶液中加入適量鋅粉，用溫度計(jì)測量溶液的溫度?！緦?shí)驗(yàn)2】將用導(dǎo)線與電流計(jì)相連接的鋅片和銅片分別插入ZnSO4和CuSO4溶液中，將鹽橋插入兩只燒杯的電解質(zhì)溶液中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；取出鹽橋，再觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論實(shí)驗(yàn)1溶液的溫度升高Zn與CuSO4溶液反應(yīng)放出熱量實(shí)驗(yàn)2插入鹽橋：①鋅片溶解，銅片加厚變亮②CuSO4溶液的顏色變淺③電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)有電流產(chǎn)生取出鹽橋：電流計(jì)指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)無電流產(chǎn)生（2）結(jié)論：實(shí)驗(yàn)1的能量變化的主要形式為化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能；實(shí)驗(yàn)2的能量變化的主要形式為化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。（3）銅鋅原電池的工作原理Zn片為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Zn-2e-=Zn2+，反應(yīng)類型是氧化反應(yīng)。Cu片為正極，電極反應(yīng)式為Cu2++2e-=Cu，反應(yīng)類型是還原反應(yīng)。總反應(yīng)式為Zn+Cu2+=Zn2++Cu電子的流動(dòng)方向：Zn片→導(dǎo)線→銅片。鹽橋中K+移向CuSO4溶液，Cl-移向ZnSO4溶液。3．原電池的構(gòu)成（1）半電池原電池由兩個(gè)半電池組成，半電池包括電極材料和電解質(zhì)溶液。（2）電極材料一般情況下，兩個(gè)活潑性不同的電極，相對(duì)活潑的金屬作負(fù)極，較不活潑的金屬（或?qū)щ姷姆墙饘伲┳髡龢O。（3）形成閉合回路兩個(gè)半電池通過鹽橋和導(dǎo)線連接，形成閉合回路。兩個(gè)隔離的半電池通過鹽橋連接起來，鹽橋中通常是裝有含KCl飽和溶液的瓊脂。4．原電池的工作原理（1）一般，原電池反應(yīng)為自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，且ΔH<0。（2）半反應(yīng)：負(fù)極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)；正極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)。（3）電子流向：電子由負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極。（4）離子流向：鹽橋中的陽離子流向正極，陰離子流向負(fù)極。（5）鹽橋的作用：①將兩個(gè)半電池隔開，提高電池效率。②連接兩個(gè)半電池，保持溶液的電中性，形成閉合回路。1．原電池的工作原理（1）電極反應(yīng)及反應(yīng)類型負(fù)極：失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)；正極：得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)。（2）電子的移動(dòng)方向：電子從負(fù)極流出，經(jīng)導(dǎo)線流向正極。（3）離子的移動(dòng)方向：陽離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)。（4）鹽橋的作用：①將兩個(gè)半電池連接，形成閉合回路；②避免還原劑和氧化劑直接接觸，造成能量損耗，提高了電池的電流效率；③原電池工作時(shí)，鹽橋的存在，陰、陽離子分別移向兩個(gè)半電池的電解質(zhì)溶液中，分別中和過剩的電荷，使溶液保持電中性，反應(yīng)可以繼續(xù)進(jìn)行。2．單液電池和雙液電池的比較裝置Ⅰ中還原劑Zn與氧化劑Cu2+直接接觸，會(huì)直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)，易造成能量損耗；裝置Ⅱ中，還原劑在負(fù)極區(qū)，而氧化劑在正極區(qū)，能避免能量損耗。3．原電池正負(fù)極的判斷方法（1）看電極材料：一般情況下，兩個(gè)活潑性不同的電極，相對(duì)活潑的金屬作負(fù)極，較不活潑的金屬或?qū)щ姷姆墙饘僮髡龢O。（2）看電極反應(yīng)：負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)。（3）看電子流向：電子從負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極。（4）看離子移動(dòng)方向：陽離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)。（5）看電極發(fā)生的現(xiàn)象：負(fù)極參加反應(yīng)時(shí)，負(fù)極材料不斷溶解質(zhì)量減小，正極質(zhì)量增加或質(zhì)量不變?！炯磳W(xué)即練1】如圖是某同學(xué)設(shè)計(jì)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：銅的金屬性強(qiáng)于Pt，因此電極Ⅰ是正極，發(fā)生還原反應(yīng)，A錯(cuò)誤；電極Ⅱ是負(fù)極，銅失去電子，電極反應(yīng)式為Cu－2e－=Cu2＋，B錯(cuò)誤；正極鐵離子得到電子，因此該原電池的總反應(yīng)為2Fe3＋＋Cu=Cu2＋＋2Fe2＋，C正確；鹽橋中裝有含氯化鉀的瓊脂，其作用是傳遞陰陽離子，使溶液保持電中性，D錯(cuò)誤。【即學(xué)即練2】下列關(guān)于原電池的敘述正確的是()A．在外電路中，電流由銅電極流向銀電極B．正極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－=CuC．實(shí)驗(yàn)過程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作D．將銅片直接浸入硝酸銀溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池反應(yīng)相同答案：D解析：由示意圖可知，Cu為原電池的負(fù)極，電極反應(yīng)式為Cu－2e－=Cu2＋，Ag為正極，電極反應(yīng)式為2Ag＋＋2e－=2Ag。電子是由負(fù)極流向正極，電流的移動(dòng)方向和電子的移動(dòng)方向相反，電流由正極流向負(fù)極，則電流由銀電極流向銅電極，故A錯(cuò)誤；Ag為正極，電極反應(yīng)式為2Ag＋＋2e－=2Ag，故B錯(cuò)誤；鹽橋起到了傳導(dǎo)離子、形成閉合回路的作用，若實(shí)驗(yàn)過程中取出鹽橋，原電池不能形成閉合回路，不能繼續(xù)工作，故C錯(cuò)誤；將銅片直接浸入硝酸銀溶液和原電池反應(yīng)均為銅與銀離子發(fā)生置換反應(yīng)生成銀，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)相同，故D正確。二、設(shè)計(jì)簡單的原電池1．實(shí)驗(yàn)探究原電池的設(shè)計(jì)【實(shí)驗(yàn)探究】根據(jù)離子反應(yīng)Cu2++Fe=Cu+Fe2+設(shè)計(jì)一個(gè)原電池。（1）畫出原電池構(gòu)造示意圖，指出正負(fù)極。（2）寫出原電池的電極反應(yīng)式負(fù)極：Fe-2e-=Fe2+正極：Cu2++2e-=Cu2．設(shè)計(jì)原電池的方法(1)外電路負(fù)極：還原性強(qiáng)的物質(zhì)被氧化，向外電路提供電子；正極：氧化性強(qiáng)的物質(zhì)被還原，從外電路得到電子。(2)內(nèi)電路：將兩電極浸入電解質(zhì)溶液中，陰、陽離子做定向移動(dòng)，陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極?！炯磳W(xué)即練3】(1)請(qǐng)你將反應(yīng)Cu＋2FeCl3=CuCl2＋2FeCl2設(shè)計(jì)成原電池并回答下列問題：①寫出電極反應(yīng)式：正極________________________；負(fù)極______________________。②畫出你所設(shè)計(jì)的原電池簡易裝置圖。(2)該電池向外提供0.2mol電子，負(fù)極材料的質(zhì)量變化為________。(3)利用反應(yīng)2Cu＋O2＋2H2SO4=2CuSO4＋2H2O可制備CuSO4，若將該反應(yīng)設(shè)計(jì)為原電池，其正極的反應(yīng)式為_______________________________。答案：(1)①2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋Cu－2e－=Cu2＋②(2)減少6.4g(3)O2＋4e－＋4H＋=2H2O解析：(1)①根據(jù)電池總反應(yīng)式Cu＋2FeCl3=CuCl2＋2FeCl2可知，Cu失電子作負(fù)極，電極反應(yīng)為Cu－2e－=Cu2＋；正極是三價(jià)鐵離子得電子生成亞鐵離子，電極反應(yīng)為2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋；②根據(jù)原電池的總反應(yīng)，可以選擇FeCl3作電解質(zhì)溶液，選用Cu和C棒作電極，示意圖見答案；(2)根據(jù)負(fù)極反應(yīng)Cu－2e－=Cu2＋可知消耗1mol銅，轉(zhuǎn)移2mol電子，故轉(zhuǎn)移0.2mol電子，消耗的銅為0.1mol，質(zhì)量為0.1mol×64g·mol－1＝6.4g；(3)原電池正極發(fā)生的是化合價(jià)降低得電子的反應(yīng)，根據(jù)方程式可知是O2得電子，另外，由于電解質(zhì)溶液顯酸性，所以正極的電極反應(yīng)為O2＋4e－＋4H＋=2H2O。題型一原電池的工作原理1．“儲(chǔ)存”在物質(zhì)內(nèi)部的化學(xué)能可通過原電池轉(zhuǎn)化為電能，如圖所示是某同學(xué)設(shè)計(jì)的幾種裝置，其中能構(gòu)成原電池的是()A．③⑤⑦B．③④⑤C．④⑤⑦D．②⑤⑥答案：A解析：①未構(gòu)成閉合回路，不能構(gòu)成原電池，錯(cuò)誤；②兩個(gè)電極相同，不能構(gòu)成原電池，錯(cuò)誤；③存在兩個(gè)不同的電極、存在電解質(zhì)溶液、形成了閉合回路，能夠發(fā)生氧化還原反應(yīng)Zn＋2H＋=H2↑＋Zn2＋，能夠構(gòu)成原電池，正確；④不能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，不能構(gòu)成原電池，錯(cuò)誤；⑤存在兩個(gè)不同的電極、存在電解質(zhì)溶液、形成了閉合回路，能夠發(fā)生氧化還原反應(yīng)Fe＋2H＋=H2↑＋Fe2＋，能夠構(gòu)成原電池，正確；⑥甘油為非電解質(zhì)，不能構(gòu)成原電池，錯(cuò)誤；⑦存在兩個(gè)不同的電極、存在電解質(zhì)溶液、形成了閉合回路，能夠發(fā)生氧化還原反應(yīng)2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋，能夠構(gòu)成原電池，正確；能夠構(gòu)成原電池的有③⑤⑦，故選A。2．如圖是銅鋅原電池，下列說法正確的是()A．電流從鋅片流出經(jīng)電流表到銅片B．鋅電極發(fā)生還原反應(yīng)C．銅片上發(fā)生氧化反應(yīng)D．電解質(zhì)溶液中的陰離子向負(fù)極移動(dòng)答案：D解析：該原電池中，Zn易失電子作負(fù)極、Cu作正極，正極電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－=Cu，負(fù)極電極反應(yīng)式為Zn－2e－=Zn2＋，電子從負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極，電解質(zhì)溶液中陽離子向正極移動(dòng)、陰離子向負(fù)極移動(dòng)。電流從正極銅片流出經(jīng)電流表到負(fù)極鋅片，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；鋅電極作負(fù)極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；銅片上發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電解質(zhì)溶液中的陰離子向負(fù)極移動(dòng)，選項(xiàng)D正確；答案選D。3．紐扣電池的兩極材料分別為鋅和氧化銀，電解質(zhì)溶液為KOH溶液。工作時(shí)兩個(gè)電極反應(yīng)分別為Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2、Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－，下列說法中，正確的是()A．鋅是負(fù)極，氧化銀是正極B．鋅發(fā)生還原反應(yīng)，氧化銀發(fā)生氧化反應(yīng)C．溶液中OH－向正極移動(dòng)，K＋、H＋向負(fù)極移動(dòng)D．在電池放電過程中，電解質(zhì)溶液的酸堿性基本保持不變答案：A解析：原電池中，由化合價(jià)的變化可知，Zn化合價(jià)升高，被氧化，鋅作負(fù)極，Ag化合價(jià)降低，被還原，氧化銀作正極，A項(xiàng)正確；原電池中，鋅作負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，氧化銀作正極發(fā)生還原反應(yīng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；原電池工作時(shí)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，陽離子向正極移動(dòng)，所以溶液中OH－向負(fù)極移動(dòng)，K＋、H＋向正極移動(dòng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；將電極方程式相加可知總反應(yīng)為Ag2O＋H2O＋Zn=Zn(OH)2＋2Ag，反應(yīng)消耗水，溶液OH－濃度增大，則堿性增強(qiáng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤；答案選A。(1)明確原電池的工作原理是解答的關(guān)鍵，注意原電池中正負(fù)極的判斷、電子和離子的移動(dòng)方向；(2)掌握電極反應(yīng)式的書寫，注意從氧化還原反應(yīng)的角度去把握，另外還需要注意溶液的酸堿性、交換膜的性質(zhì)等。題型二電極反應(yīng)式的書寫4．寫出下表中原電池裝置的電極反應(yīng)和電池反應(yīng)式：負(fù)極材料正極材料電解質(zhì)溶液（1）鐵銅稀硫酸（2）銅銀硝酸銀（1）正極反應(yīng)______________________；負(fù)極反應(yīng)_________________________；電池反應(yīng)式_____________________________。（2）正極反應(yīng)________________________；負(fù)極反應(yīng)______________________；電池反應(yīng)式______________________________。答案：(1)2H＋＋2e－=H2↑Fe－2e－=Fe2＋Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑(2)2Ag＋＋2e－=2AgCu－2e－=Cu2＋Cu＋2AgNO3=Cu(NO3)2＋2Ag解析：負(fù)極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)；正極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)。根據(jù)活潑性，(1)中鐵作負(fù)極，(2)中銅作負(fù)極。5．有一紐扣電池，其電極分別為Zn和Ag2O，以KOH溶液為電解質(zhì)溶液，電池的反應(yīng)方程式為Zn＋Ag2O＋H2O=2Ag＋Zn(OH)2。(1)Zn發(fā)生_________反應(yīng)，是______極，電極反應(yīng)式是____________________________。(2)Ag2O發(fā)生________反應(yīng)，是______極，電極反應(yīng)式是__________________________。答案：（1）氧化負(fù)Zn－2e－＋2OH－=Zn(OH)2（2）還原正Ag2O＋2e－＋H2O=2Ag＋2OH－原電池電極反應(yīng)式的書寫方法1．書寫原則電極反應(yīng)必須符合加和性原則，即兩電極反應(yīng)相加，消去電子后得電池總反應(yīng)式。利用此原則，電池總反應(yīng)式減去已知的一電極反應(yīng)得另一電極反應(yīng)。若已知總反應(yīng)和一個(gè)電極反應(yīng)，總反應(yīng)-電極反應(yīng)=另一個(gè)電極反應(yīng)。(注意：電極反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子必須相等)2．書寫步驟（1）找出原電池中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)，寫出方程式并配平（2）分析氧化還原反應(yīng)中的氧化劑、還原劑及電子轉(zhuǎn)移情況（3）寫出電極反應(yīng)式（4）若不能完整的寫出氧化還原反應(yīng)方程式，但必須找出氧化劑和還原劑。題型三原電池的設(shè)計(jì)6．某化學(xué)興趣小組利用反應(yīng)Zn＋2FeCl3=ZnCl2＋2FeCl2，設(shè)計(jì)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(dòng)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，也可以用銅電極答案：D解析：根據(jù)氯離子移動(dòng)方向，可知b是負(fù)極，a是正極。Zn為負(fù)極，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；b電極反應(yīng)式為Zn－2e－=Zn2＋，故B錯(cuò)誤；電子流動(dòng)方向是b電極→電流表→a電極，故C錯(cuò)誤；正極材料的活潑性比負(fù)極材料弱，故D正確。5．用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導(dǎo)線和鹽橋(裝有瓊脂-KNO3的U形管)構(gòu)成一個(gè)原電池。以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是()①在外電路中，電流由銅電極流向銀電極②正極反應(yīng)為Ag＋＋e－Ag③實(shí)驗(yàn)過程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作④將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池反應(yīng)相同A．①②B．②③C．②④D．③④答案：C解析：根據(jù)題目所給信息，原電池的總反應(yīng)式為Cu+2Ag+=Cu2++2Ag。①Cu為負(fù)極，電流與電子流向相反，即電流由正極Ag流向負(fù)極Cu，錯(cuò)誤；②正極Ag+得到電子，正確；③取出鹽橋，不能形成閉合回路，原電池不能工作，錯(cuò)誤；④將銅片AgNO3溶液中發(fā)生的反應(yīng)為Cu+2Ag+=Cu2++2Ag，與原電池反應(yīng)相同，正確。7．實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在氯化鐵酸性溶液中加少量鋅粒后，F(xiàn)e3＋立即被還原成Fe2＋。某夏令營興趣小組根據(jù)該實(shí)驗(yàn)事實(shí)設(shè)計(jì)了如圖所示原電池裝置。下列有關(guān)說法正確的是()A．鹽橋中的陰離子往左邊燒杯移動(dòng)B．左燒杯中溶液的紅色逐漸褪去C．該電池鉑電極上立即有氣泡出現(xiàn)D．該電池總反應(yīng)為3Zn＋2Fe3＋=2Fe＋3Zn2＋答案：B解析：根據(jù)上述分析可知：Zn為負(fù)極，失去電子，Zn2＋進(jìn)入溶液，根據(jù)同種電荷互相排斥，異種電荷相互吸引的原則，鹽橋中的陰離子會(huì)往正電荷較多的右邊燒杯移動(dòng)，A錯(cuò)誤；左邊燒杯中溶液的Fe3＋在Pt電極上得到電子生成Fe2＋，由于消耗Fe3＋，所以左邊燒杯中溶液的紅色逐漸褪去，B正確；鉑電極上Fe3＋被還原為Fe2＋，沒有氣體生成，所以沒有氣泡產(chǎn)生，C錯(cuò)誤；該電池總反應(yīng)為Zn＋2Fe3＋=2Fe2＋＋Zn2＋，沒有Fe單質(zhì)生成，D錯(cuò)誤；故答案為B。題型四原電池原理的應(yīng)用8．有A、B、C、D四種金屬。將A與B用導(dǎo)線連接起來，浸入電解質(zhì)溶液中，B不易腐蝕。將A、D分別投入等濃度鹽酸中，D比A反應(yīng)劇烈。將銅浸入B的鹽溶液里，無明顯變化。如果把銅浸入C的鹽溶液里，有金屬C析出。據(jù)此判斷它們的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序是()A．D>C>A>BB．D>A>B>CC．D>B>A>C D．B>A>D>C答案：B解析：①將A與B用導(dǎo)線連接起來，浸入電解質(zhì)溶液中，該裝置構(gòu)成了原電池，原電池中較活潑的金屬作負(fù)極，負(fù)極上金屬失電子生成金屬陽離子進(jìn)入溶液而被腐蝕，較不活潑的金屬作正極而不易腐蝕，B不易腐蝕，所以金屬活動(dòng)性A>B；②金屬和酸反應(yīng)，較活潑的金屬與酸反應(yīng)較劇烈，將A、D分別投入等濃度鹽酸中，D比A反應(yīng)劇烈，所以金屬活動(dòng)性D>A；③金屬之間的置換反應(yīng)中，較活潑金屬能置換出較不活潑的金屬，將銅浸入B的鹽溶液里，無明顯變化，所以金屬活動(dòng)性：B>Cu；④金屬之間的置換反應(yīng)中，較活潑金屬能置換出較不活潑的金屬，如果把銅浸入C的鹽溶液里，有金屬C析出，說明金屬活動(dòng)性：Cu>C。所以它們的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序是D>A>B>C，故合理選項(xiàng)是B。9．分別按圖所示甲、乙裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，圖中兩個(gè)燒杯中的溶液為相同濃度的稀硫酸，甲中A為電流表。(1)下列敘述正確的是________。A．兩燒杯中銅片表面均無氣泡產(chǎn)生B．甲中銅片作正極，乙中銅片作負(fù)極C．兩燒杯中溶液中的H＋濃度均減小D．產(chǎn)生氣泡的速率甲中的比乙中的慢(2)甲裝置中，某同學(xué)發(fā)現(xiàn)不僅銅片上有氣泡產(chǎn)生，鋅片上也產(chǎn)生了氣體，原因可能是________________。(3)甲裝置中，若把稀硫酸換成CuSO4溶液，試寫出銅電極的電極反應(yīng)______________________。答案：(1)C(2)鋅片不純，鋅與雜質(zhì)構(gòu)成原電池(3)Cu2＋＋2e－=Cu解析：(1)銅為金屬活動(dòng)性順序表H元素之后的金屬，不能與稀硫酸反應(yīng)，甲燒杯中銅片表面有氣泡產(chǎn)生，故A錯(cuò)誤；乙沒有形成閉合回路，不能形成原電池，故B錯(cuò)誤；兩燒杯中硫酸都參加反應(yīng)，氫離子濃度減小，故C正確；甲能形成原電池反應(yīng)，較一般化學(xué)反應(yīng)速率更大，所以產(chǎn)生氣泡的速率甲中比乙中快，故D錯(cuò)誤；故選C。(2)在甲實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)發(fā)現(xiàn)不僅銅片上有氣泡產(chǎn)生，鋅片上也產(chǎn)生了氣體，是由于鋅片不純，在鋅片上形成原電池；(3)在甲實(shí)驗(yàn)中，如果把硫酸換成硫酸銅溶液，Cu2＋在正極上得電子被還原產(chǎn)生Cu，電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－=Cu?；A(chǔ)鞏固1．如圖為銅鋅原電池示意圖，下列說法正確的是()A．負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)B．燒杯中的溶液變?yōu)樗{(lán)色C．電子由銅片通過導(dǎo)線流向鋅片D．該裝置能將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能答案：A解析：原電池中負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，A正確；鋅的金屬性強(qiáng)于銅，鋅失去電子，溶液是無色的，B錯(cuò)誤；鋅是負(fù)極，電子由鋅片通過導(dǎo)線流向銅片，C錯(cuò)誤；原電池把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，D錯(cuò)誤；答案選A。2．把a(bǔ)、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若a、b相連時(shí)，a為負(fù)極；c、d相連時(shí)，電流由d到c；a、c相連時(shí)，c上產(chǎn)生大量氣泡，b、d相連時(shí)，b上產(chǎn)生大量氣泡，則四種金屬的活動(dòng)性順序由強(qiáng)到弱的是()A．a(chǎn)＞b＞c＞dB．a(chǎn)＞c＞d＞bC．c＞a＞b＞dD．b＞d＞c＞a答案：B解析：一般而言，原電池中，活潑性較強(qiáng)的電極為負(fù)極，活潑性較弱的電極為正極，放電時(shí)，電流從正極沿導(dǎo)線流向負(fù)極，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，a、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池，若a、b相連時(shí)，a為負(fù)極，則活潑性a＞b；c、d相連時(shí)，電流由d到c，c為負(fù)極，則活潑性c＞d；a、c相連時(shí)，c極上產(chǎn)生大量氣泡，c為正極，則活潑性a＞c；b、d相連時(shí)，b上有大量氣泡產(chǎn)生，b為正極，則活潑性d＞b，因此金屬活潑性的強(qiáng)弱順序是a＞c＞d＞b，故選B。3．用銅片、銀片設(shè)計(jì)成如圖所示的原電池。以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是()A．電子通過鹽橋從乙池流向甲池B．鹽橋中的電解質(zhì)溶液為KCl溶液C．開始時(shí)，銀片上發(fā)生的反應(yīng)是Ag－e－=Ag＋D．電流計(jì)中通過0.1mol電子時(shí)，銅片質(zhì)量減少3.2g答案：D解析：電子不能通過電解質(zhì)溶液，故A不選；乙燒杯中的電解質(zhì)溶液為AgNO3溶液，能和KCl反應(yīng)生成AgCl沉淀，堵塞鹽橋，故B不選；銅片是負(fù)極，銀片是正極，在銀片上發(fā)生的反應(yīng)是Ag＋＋e－=Ag，故C不選；電流計(jì)中通過0.1mol電子時(shí)，銅片發(fā)生反應(yīng)Cu－2e－=Cu2＋，故銅片質(zhì)量減少eq\f(0.1mol,2)×64g·mol－1＝3.2g，故D選。4．100mL濃度為2mol·L－1的鹽酸跟過量的鋅片反應(yīng)，為加快反應(yīng)速率，又不影響生成氫氣總量，可采用的方法是()A．加入少量濃鹽酸 B．加入幾滴氯化銅溶液C．加入適量蒸餾水 D．加入適量的氯化鈉溶液答案：B解析：加入適量濃度較大的鹽酸，氫離子濃度增大，反應(yīng)速率增大，但稀鹽酸物質(zhì)的量增大，所以生成氫氣總量增大，故A錯(cuò)誤；加入氯化銅溶液，Zn置換出Cu，Zn、Cu和稀鹽酸構(gòu)成原電池而加快反應(yīng)速率，且稀鹽酸物質(zhì)的量不變，所以生成氫氣總量不變，故B正確；加入適量蒸餾水，氫離子濃度減小，反應(yīng)速率減小，故C錯(cuò)誤；加入適量的氯化鈉溶液，溶液體積增大，氫離子濃度減小，反應(yīng)速率減小，故D錯(cuò)誤。5．某活動(dòng)小組設(shè)計(jì)原電池裝置，你認(rèn)為設(shè)計(jì)合理的是()答案：B解析：兩個(gè)電極材料相同，不能形成原電池，A錯(cuò)誤；金屬鐵和非金屬碳都可以導(dǎo)電，有電解質(zhì)溶液，鐵與硫酸銅溶液能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，故能形成原電池，B正確；未形成閉合回路，C錯(cuò)誤；乙醇是非電解質(zhì)，不能導(dǎo)電，故不能形成原電池，D錯(cuò)誤。6．下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述不正確的是()A．銅、鋅、稀硫酸組成的原電池中，電子是由鋅經(jīng)過導(dǎo)線流向銅B．把銅片和鋅片緊靠在一起浸入稀硫酸中，銅片表面出現(xiàn)氣泡C．把銅片插入FeCl3溶液中，銅片表面出現(xiàn)一層鐵D．把鋅片放入盛有鹽酸的試管中，加入幾滴CuCl2溶液，氣泡放出速率加快答案：C解析：銅、鋅、稀硫酸組成的原電池中，活潑金屬鋅作負(fù)極，不活潑金屬銅作正極，電子從負(fù)極經(jīng)過導(dǎo)線流向正極，故A正確；把銅片和鋅片緊靠在一起浸入稀硫酸中，形成銅－鋅－稀硫酸原電池，正極是不活潑金屬銅，氫離子在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，故B正確；把銅片插入氯化鐵溶液中，銅和氯化鐵溶液反應(yīng)生成氯化銅和氯化亞鐵，故C錯(cuò)誤；把鋅片放入盛有鹽酸的試管中，加入幾滴氯化銅溶液，鋅置換出的銅附著在鋅表面，形成了銅－鋅－稀鹽酸原電池，原電池反應(yīng)可以加快反應(yīng)速率，故D正確。7．控制適合的條件，將反應(yīng)Fe3＋＋AgFe2＋＋Ag＋設(shè)計(jì)成如圖所示的原電池(鹽橋裝有瓊脂-硝酸鉀溶液；靈敏電流計(jì)的0刻度居中，左右均有刻度)。已知接通后，觀察到電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)。下列判斷不正確的是()A．在外電路中，電子從銀電極流向石墨電極B．鹽橋中的K＋移向甲燒杯C．一段時(shí)間后，電流計(jì)指針反向偏轉(zhuǎn)，越過0刻度，向左邊偏轉(zhuǎn)D．電流計(jì)指針居中后，往甲燒杯中加入一定量的鐵粉，電流計(jì)指針將向左偏轉(zhuǎn)答案：C解析：根據(jù)總反應(yīng)方程式中化合價(jià)的變化分析正負(fù)極的電極反應(yīng)，進(jìn)而判斷裝置的正負(fù)極及電子和離子的移動(dòng)方向；根據(jù)電流計(jì)指針的變化判斷電流方向的改變。原電池中，銀作負(fù)極，石墨作正極，電子從銀電極流向石墨電極，故A正確；正極發(fā)生還原反應(yīng)，F(xiàn)e3＋得電子生成Fe2＋，所以鹽橋中的K＋移向正極，即甲燒杯，故B正確；一段時(shí)間后，原電池反應(yīng)結(jié)束，電流計(jì)指針將指向0刻度，故C錯(cuò)誤；電流計(jì)指針居中后，原電池反應(yīng)暫停，往甲燒杯中加入一定量的鐵粉，則石墨作為原電池的負(fù)極，則電流計(jì)指針將向左偏轉(zhuǎn)，故D正確。7．如圖，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?yàn)閄→外電路→YB．若兩電極都是金屬，則它們的活動(dòng)性順序?yàn)閄>YC．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．若兩電極分別為Fe和碳棒，則X為碳棒，Y為Fe答案：B解析：X為負(fù)極，Y為正極，外電路的電流方向?yàn)閅→外電路→X，A錯(cuò)誤；根據(jù)原電池原理，若兩電極都是金屬，則它們的活動(dòng)性順序?yàn)閄>Y，B正確；X極為負(fù)極，發(fā)生的是氧化反應(yīng)，Y極上發(fā)生的是還原反應(yīng)，C錯(cuò)誤；若兩電極分別為Fe和碳棒，負(fù)極與電解質(zhì)溶液發(fā)生反應(yīng)，則X為Fe，Y為碳棒，D錯(cuò)誤；答案為B。8．某原電池總反應(yīng)的離子方程式為2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋，能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)的原電池是()A．正極為銅，負(fù)極為鐵，電解質(zhì)溶液為FeCl3溶液B．正極為銅，負(fù)極為鐵，電解質(zhì)溶液為Fe(NO3)2溶液C．正極為鐵，負(fù)極為鋅，電解質(zhì)溶液為Fe2(SO4)3溶液D．正極為銀，負(fù)極為鐵，電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液答案：A解析：由原電池總反應(yīng)式：2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋，可知負(fù)極反應(yīng)為Fe－2e－=Fe2＋，正極反應(yīng)為2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋，所以只有A項(xiàng)符合要求。9．任何一個(gè)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成一個(gè)原電池。請(qǐng)根據(jù)：Fe＋CuSO4=Cu＋FeSO4設(shè)計(jì)成一個(gè)原電池。(1)該電池的負(fù)極材料為________，其電極反應(yīng)為______________________________；(2)正極材料為________，電解質(zhì)溶液為________，其電極反應(yīng)為_____________________；(3)畫出裝置的簡圖，并注明正負(fù)極和電解質(zhì)。答案：(1)鐵Fe－2e－=Fe2＋(2)銅硫酸銅溶液Cu2＋＋2e－=Cu(3)解析：(1)該反應(yīng)中，鐵失電子發(fā)生氧化反應(yīng)而作負(fù)極，負(fù)極上電極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋；(2)不如鐵活潑的金屬或?qū)щ姷姆墙饘僮髡龢O，可選銅作正極；硫酸銅作電解質(zhì)溶液，正極上銅離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－=Cu；培優(yōu)競賽11．有X、Y、Z、W四種金屬，已知：①X(OH)3的堿性強(qiáng)于Y(OH)2；②X3＋可將Z氧化；③W可與熱水反應(yīng)產(chǎn)生H2，X不能與熱水反應(yīng)；④把X的金屬片插入稀H2SO4中，讓金屬片與Z接觸，則X溶解速率加快。下列四種金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱關(guān)系中一定正確的是()A．X>YB．Z>YC．W>Z D．Z>X答案：C解析：①比較最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的強(qiáng)弱才能確定金屬性強(qiáng)弱，因此無法確定X、Y的金屬性；②X3＋可將Z氧化，不能確定X和Z的金屬性，如Fe3+能將Cu氧化，金屬性Fe>Cu；③金屬活動(dòng)性W>X；④X作負(fù)極，金屬活動(dòng)性X>Z。故答案為C。12．以鋅片和銅片為電極，以稀硫酸為電解質(zhì)溶液組成原電池，當(dāng)導(dǎo)線中通過2mol電子時(shí)，下列說法中正確的是()A．鋅片溶解了1mol，銅片上析出1mol氫氣B．兩極上溶解和析出的物質(zhì)的質(zhì)量相等C．鋅片溶解了1g，銅片上析出了1g氫氣D．鋅片溶解了1mol，硫酸消耗了2mol答案：A解析：Zn、Cu作電極，以H2SO4為電解質(zhì)溶液的電池反應(yīng)為Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑2e－1mol1mol1mol2mol65g2g故通過2mol電子時(shí)，溶解1molZn片，同時(shí)銅極產(chǎn)生1molH2，消耗1molH2SO4。13．根據(jù)下圖，可判斷出下列離子方程式中錯(cuò)誤的是()A．2Ag(s)＋Cd2＋(aq)=2Ag＋(aq)＋Cd(s)B．Co2＋(aq)＋Cd(s)=Co(s)＋Cd2＋(aq)C．2Ag＋(aq)＋Cd(s)=2Ag(s)＋Cd2＋(aq)D．2Ag＋(aq)＋Co(s)=2Ag(s)＋Co2＋(aq)答案：A解析：由第一個(gè)原電池裝置中正、負(fù)極的標(biāo)注可知，該裝置在反應(yīng)過程中Cd失去電子作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，則Co電極在反應(yīng)過程中就要發(fā)生還原反應(yīng)，由上可知，Cd的金屬性強(qiáng)于Co；由第二個(gè)原電池裝置中正、負(fù)極的標(biāo)注可知，Co在反應(yīng)過程中失去電子，則Ag電極就要在反應(yīng)過程中得電子，說明Co的金屬性強(qiáng)于Ag；綜上可知三者的金屬性強(qiáng)弱順序?yàn)镃d>Co>Ag。再根據(jù)在氧化還原反應(yīng)中，由活潑性強(qiáng)的金屬能將活潑性較弱的金屬從其鹽溶液中置換出來的規(guī)律可知，A項(xiàng)是錯(cuò)誤的。14．下列是構(gòu)成原電池的實(shí)驗(yàn)方案，請(qǐng)按要求回答下列問