高中化學(xué)第1章第3節(jié)第1課時(shí)原電池的工作原理學(xué)案含解析魯科版選修.docx

第1課時(shí)原電池的工作原理核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)1.宏觀辨識(shí)與微觀探析：以銅鋅原電池為例，從宏觀和微觀的角度，分析理解原電池的工作原理，能正確判斷原電池的正極和負(fù)極，會(huì)書寫其電極反應(yīng)式。2.變化觀念與平衡思想：進(jìn)一步理解化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化，認(rèn)識(shí)從簡(jiǎn)單原電池發(fā)展到帶有鹽橋原電池的過程變化，并能理解帶有鹽橋原電池的實(shí)用性。一、原電池的工作原理1原電池的構(gòu)成與工作原理銅鋅原電池如圖所示，請(qǐng)回答下列問題：(1)有關(guān)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：鋅片溶解，銅片加厚變亮，CuSO4溶液的顏色變淺。檢流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，該裝置中的能量變化是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。(2)電極名稱和電極反應(yīng)：鋅電極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式是Zn2e=Zn2；銅電極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式是Cu22e=Cu；電池總反應(yīng)的離子方程式是ZnCu2=CuZn2。(3)電子流動(dòng)方向和電流方向外電路：電子由鋅電極經(jīng)過導(dǎo)線流向銅電極，電流由銅電極流向鋅電極；內(nèi)電路：陽(yáng)離子移向正極，陰離子移向負(fù)極。(4)原電池構(gòu)成的條件：活潑性不同的兩個(gè)電極，二者直接或間接地連在一起，插入電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)中，且能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)。下列圖示裝置能形成原電池的是AD。原電池原理示意圖例1由原電池相關(guān)知識(shí)判斷正誤(正確的打“”，錯(cuò)誤的打“”)(1)原電池中電子流出的一極是正極，發(fā)生氧化反應(yīng)()(2)原電池中電流的方向是負(fù)極導(dǎo)線正極()(3)原電池中負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是還原反應(yīng)()(4)銅鋅原電池中電子由鋅電極經(jīng)過溶液流向銅電極()(5)在原電池中陽(yáng)離子移向正極，陰離子移向負(fù)極()(6)銅、鋅與硫酸組成的原電池中，鋅為負(fù)極，質(zhì)量減少，銅為正極，質(zhì)量不變()考點(diǎn)原電池的工作原理題點(diǎn)原電池相關(guān)知識(shí)的判斷2鹽橋原電池(或雙液原電池)按下圖所示裝置完成實(shí)驗(yàn)，并回答下列問題：(1)實(shí)驗(yàn)過程中，能觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：鋅片溶解，銅片加厚變亮；檢流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)；硫酸銅溶液的顏色變淺。(2)離子移動(dòng)方向硫酸鋅溶液中：Zn2向鹽橋移動(dòng)；硫酸銅溶液中：Cu2向銅極移動(dòng)；鹽橋中：K移向正極區(qū)(CuSO4溶液)，Cl移向負(fù)極區(qū)(ZnSO4溶液)。(3)若取出裝置中的鹽橋，檢流計(jì)的指針是否還會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)？不偏轉(zhuǎn)，原因是取出鹽橋，該裝置不能構(gòu)成閉合回路，不能形成原電池。原電池中鹽橋的作用(1)構(gòu)成閉合回路，形成原電池。(2)避免電極與電解質(zhì)溶液直接反應(yīng)，有利于最大程度地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。(3)鹽橋中的陰、陽(yáng)離子定向遷移，使溶液保持電中性，反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定放電。相關(guān)鏈接(1)簡(jiǎn)單銅鋅原電池與鹽橋原電池的比較實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)步驟將銅片和鋅片用導(dǎo)線連接，并在中間串聯(lián)一個(gè)檢流計(jì)；平行插入盛有1molL1CuSO4溶液的燒杯中，觀察現(xiàn)象用一個(gè)充滿電解質(zhì)溶液的鹽橋，將置有鋅片的ZnSO4溶液和置有銅片的CuSO4溶液連接起來(lái)，然后將鋅片和銅片用導(dǎo)線連接，并在中間串聯(lián)一個(gè)檢流計(jì)，觀察現(xiàn)象；取出鹽橋，觀察現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)檢流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)；取出鹽橋，檢流計(jì)的指針回到原點(diǎn)電極變化鋅片逐漸溶解，銅片上有紅色固體析出左邊燒杯中的鋅片逐漸溶解，右邊燒杯中的銅片上有紅色固體析出；取出鹽橋，銅片上不再有固體析出，鋅片也不再溶解電極反應(yīng)銅片：Cu22e=Cu(還原反應(yīng))鋅片：Zn2e=Zn2(氧化反應(yīng))電池總反應(yīng)：Cu2Zn=CuZn2(2)原電池原理中的注意事項(xiàng)只有放熱的氧化還原反應(yīng)才能設(shè)計(jì)成原電池，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。電解質(zhì)溶液中陰、陽(yáng)離子的定向移動(dòng)與導(dǎo)線中電子的定向移動(dòng)共同組成了一個(gè)完整的閉合回路。原電池中電子不能通過電解質(zhì)溶液，溶液中的離子不能通過鹽橋。原電池的負(fù)極失去電子的總數(shù)等于正極得到電子的總數(shù)。例2關(guān)于下圖所示的原電池，下列說法正確的是()A電子從鋅電極通過檢流計(jì)流向銅電極B鹽橋中的陰離子向硫酸銅溶液中遷移C銅電極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)是2H2e=H2D取出鹽橋后，檢流計(jì)指針仍會(huì)偏轉(zhuǎn)，銅電極在反應(yīng)前后質(zhì)量不變答案A解析鋅片做負(fù)極，銅片做正極，電子從負(fù)極流向正極，A選項(xiàng)正確；鹽橋中的陰離子向負(fù)極移動(dòng)，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，銅電極發(fā)生的反應(yīng)為Cu22e=Cu，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；取出鹽橋后不能形成原電池，檢流計(jì)指針不偏轉(zhuǎn)，銅電極在反應(yīng)后質(zhì)量增加，D選項(xiàng)錯(cuò)誤?？键c(diǎn)原電池的工作原理題點(diǎn)鹽橋原電池例3某探究活動(dòng)小組想利用原電池反應(yīng)檢測(cè)金屬的活動(dòng)性順序，有甲、乙兩位同學(xué)均使用鎂片與鋁片作為電極，但甲同學(xué)將電極放入6molL1的稀H2SO4中，乙同學(xué)將電極放入6molL1的NaOH溶液中，如圖所示。(1)寫出甲池中發(fā)生的有關(guān)電極反應(yīng)的方程式：負(fù)極：_，正極：_。(2)寫出乙池中發(fā)生的有關(guān)電極反應(yīng)的方程式：負(fù)極：_，正極：_?？偡磻?yīng)離子方程式為_。答案(1)Mg2e=Mg22H2e=H2(2)2Al8OH6e=2Al(OH)46H2O6e=6OH3H22Al2OH6H2O=2Al(OH)43H2解析(1)甲池中電池總反應(yīng)方程式為MgH2SO4=MgSO4H2，Mg為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Mg2e=Mg2；Al為正極，電極反應(yīng)式為2H2e=H2。(2)乙池中電池總反應(yīng)方程式為2Al2NaOH6H2O=2NaAl(OH)43H2，負(fù)極上為Al被氧化生成Al3后與OH反應(yīng)生成Al(OH)4，電極反應(yīng)式為2Al8OH6e=2Al(OH)4；正極產(chǎn)物為H2，電極反應(yīng)式為6H2O6e=6OH3H2?？键c(diǎn)原電池的工作原理題點(diǎn)電極反應(yīng)式的書寫及正誤判斷思維啟迪一般電極反應(yīng)式的書寫方法(1)判斷原電池的正、負(fù)極，即找出氧化劑和還原劑。(2)結(jié)合介質(zhì)的酸堿性確定還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物。(3)寫出電極反應(yīng)式，將兩式相加得總反應(yīng)式。相關(guān)鏈接原電池正負(fù)極判斷方法及注意的問題(1)在原電池中，發(fā)生氧化反應(yīng)的一極為負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)的一極為正極。如果給出電池總反應(yīng)，可以直接根據(jù)化合價(jià)的升降來(lái)判斷。(2)在判斷原電池正、負(fù)極時(shí)，不要只考慮金屬活潑性的相對(duì)強(qiáng)弱，還要考慮其能否與電解質(zhì)溶液發(fā)生反應(yīng)。鎂、鋁和稀鹽酸構(gòu)成的原電池中，鎂做負(fù)極，鋁做正極；若把稀鹽酸換為氫氧化鈉溶液，則鋁做負(fù)極，鎂做正極。鋁、銅和氫氧化鈉溶液構(gòu)成的原電池中，鋁做負(fù)極；若把氫氧化鈉溶液換為濃硝酸，則銅做負(fù)極。例4根據(jù)下列原電池的總反應(yīng)式，寫出其電極反應(yīng)式。(1)利用反應(yīng)2CuO22H2SO4=2CuSO42H2O可制備硫酸銅，若將該反應(yīng)設(shè)計(jì)為原電池，其負(fù)極反應(yīng)式是_，正極反應(yīng)式是_。(2)某原電池總反應(yīng)為2FeO3H2=Fe2O34OHH2O，在該原電池中：負(fù)極反應(yīng)式是_；正極反應(yīng)式是_。答案(1)2Cu4e=2Cu2O24e4H=2H2O(2)3H26e6OH=6H2O2FeO5H2O6e=Fe2O310OH解析(1)將總方程式拆成氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)半反應(yīng)，還原劑在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)：2Cu4e=2Cu2；氧化劑在正極上發(fā)生還原反應(yīng)：O24e4H=2H2O。(2)將總方程式拆成氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)半反應(yīng)，還原劑在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)：3H26e6OH=6H2O；氧化劑在正極上發(fā)生還原反應(yīng)：2FeO5H2O6e=Fe2O310OH?？键c(diǎn)原電池的工作原理題點(diǎn)電極反應(yīng)式的書寫及正誤判斷思維啟迪已知總反應(yīng)式，書寫電極反應(yīng)式的方法(1)分析原電池總反應(yīng)式中各元素的化合價(jià)變化情況，找出氧化劑及其對(duì)應(yīng)的還原產(chǎn)物，氧化劑發(fā)生的反應(yīng)即為正極反應(yīng)；找出還原劑及其對(duì)應(yīng)的氧化產(chǎn)物，還原劑發(fā)生的反應(yīng)即為負(fù)極反應(yīng)。(2)當(dāng)氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物由多種元素組成時(shí)，還應(yīng)注意電解質(zhì)參與的反應(yīng)。(3)若有一電極反應(yīng)式較難書寫，可先寫較易寫出的電極反應(yīng)式，然后利用總反應(yīng)式減去該電極反應(yīng)式即可得到另一電極反應(yīng)式。二、原電池原理的應(yīng)用1比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱對(duì)于酸性電解質(zhì)，一般是負(fù)極金屬的活動(dòng)性較強(qiáng)，正極金屬的活動(dòng)性較弱。例如：a和b兩種金屬，用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中，觀察到a極溶解，b極上有氣泡產(chǎn)生，則a極為負(fù)極，b極為正極，金屬活動(dòng)性：ab。2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：實(shí)驗(yàn)室制取氫氣時(shí)，粗鋅比純鋅與稀硫酸反應(yīng)速率快；或向溶液中滴入幾滴硫酸銅溶液，產(chǎn)生氫氣的速率加快。3設(shè)計(jì)化學(xué)電池(1)理論上，任何自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成原電池。(2)外電路：還原性較強(qiáng)的物質(zhì)在負(fù)極上失去電子，氧化性較強(qiáng)的物質(zhì)在正極上得到電子。(3)內(nèi)電路：將兩電極浸入電解質(zhì)溶液中，陰、陽(yáng)離子做定向移動(dòng)。例5依據(jù)氧化還原反應(yīng)：Cu2Ag=Cu22Ag設(shè)計(jì)的原電池如圖所示。請(qǐng)回答下列問題：(1)電極X的材料是_，電解質(zhì)溶液Y是_。(2)銀電極的電極反應(yīng)式是_；X電極的電極反應(yīng)式是_。(3)外電路中的電子是從_極流向_極。(4)該原電池的正極是_，還可以選用_等材料。(5)如果將裝置圖中的兩個(gè)燒杯換成一個(gè)燒杯，是否還需要硫酸銅溶液？_。答案(1)銅硝酸銀溶液(2)2Ag2e=2AgCu2e=Cu2(3)負(fù)(或銅)正(或銀)(4)銀鉑、石墨(5)不需要解析原電池中負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上發(fā)生還原反應(yīng)，鹽橋起到形成閉合回路、平衡電荷的作用。由總反應(yīng)方程式可知電極X的材料是Cu，發(fā)生氧化反應(yīng)，電解質(zhì)溶液Y是可溶性銀鹽溶液，常用AgNO3溶液。電極反應(yīng)式如下，負(fù)極：Cu2e=Cu2，正極：2Ag2e=2Ag，電子由負(fù)極(Cu)流出，經(jīng)外電路流向正極(Ag)?？键c(diǎn)原電池工作原理的應(yīng)用題點(diǎn)設(shè)計(jì)原電池設(shè)計(jì)原電池的方法思路(1)根據(jù)原電池總反應(yīng)式確定正、負(fù)極反應(yīng)式。(2)根據(jù)正、負(fù)極反應(yīng)式選擇電極材料和電解質(zhì)溶液。(3)要形成閉合回路(可畫出裝置圖)。例6(2018銅仁一中期中)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極上產(chǎn)生大量氣泡。b、d相連時(shí)，b上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)?)AabcdBacdbCcabdDbdca答案B解析原電池中，活潑金屬做負(fù)極，失去電子。a、b相連時(shí)a為負(fù)極，ab；c、d相連時(shí)c為負(fù)極，cd；a、c相連時(shí)，c極上產(chǎn)生大量氣泡，c為正極，ac；b、d相連時(shí)，b為正極，db。由此可得金屬活動(dòng)性：acdb?？键c(diǎn)原電池工作原理的應(yīng)用題點(diǎn)比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱相關(guān)鏈接根據(jù)原電池原理設(shè)計(jì)原電池(1)原電池的設(shè)計(jì)原理用還原性較強(qiáng)的物質(zhì)做負(fù)極，向外電路提供電子。用氧化性較強(qiáng)的物質(zhì)做正極，從外電路中得到電子。原電池內(nèi)部，兩極浸在電解質(zhì)溶液中，通過陰、陽(yáng)離子的定向移動(dòng)形成內(nèi)電路。(2)原電池的設(shè)計(jì)思路以自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)為基礎(chǔ)來(lái)設(shè)計(jì)原電池，把氧化還原反應(yīng)分解為氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)反應(yīng)，從而確定電極反應(yīng)；其次，以兩電極反應(yīng)原理為依據(jù)，確定電極材料和電解質(zhì)溶液；最后，用導(dǎo)線連接構(gòu)成閉合回路。(3)確定電極材料如發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)為金屬單質(zhì)，可用該金屬直接做負(fù)極。兩電極材料的選擇包括以下幾種情況：活動(dòng)性不同的兩種金屬。如鋅銅原電池中，鋅做負(fù)極，銅做正極。金屬和非金屬。如鋅錳干電池中，鋅做負(fù)極，石墨做正極。金屬和化合物。如鉛蓄電池中，鉛板做負(fù)極，二氧化鉛做正極。均為惰性電極。如氫氧燃料電池中，正負(fù)極均為Pt電極。注意兩個(gè)電極必須均能導(dǎo)電。(4)確定電解質(zhì)溶液一般來(lái)說，電解質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子要在正極發(fā)生還原反應(yīng)，而電解質(zhì)溶液中的陰離子一般不參與反應(yīng)，可根據(jù)實(shí)際情況確定電解質(zhì)溶液。若設(shè)計(jì)的原電池中含有鹽橋，需保證每個(gè)半電池中電極與電解質(zhì)溶液均不能發(fā)生反應(yīng)。說明設(shè)計(jì)原電池時(shí)，若氧化還原反應(yīng)中無(wú)明顯的電解質(zhì)溶液，可用水做電解質(zhì)溶液，但為了增強(qiáng)其導(dǎo)電能力，往往向其中加入少量強(qiáng)堿或強(qiáng)酸。1下列有關(guān)圖甲和圖乙的敘述不正確的是()A均發(fā)生了化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過程BZn和Cu既是電極材料又是反應(yīng)物C工作過程中，電子均由Zn經(jīng)導(dǎo)線流向CuD相同條件下，圖乙比圖甲的能量利用效率高答案B解析甲、乙均為原電池，A項(xiàng)正確；Zn為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Zn2e=Zn2，Cu為正極，電極反應(yīng)式為Cu22e=Cu，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電子均由Zn經(jīng)導(dǎo)線流向Cu，C項(xiàng)正確；圖乙Zn沒有直接與CuSO4溶液接觸，能最大限度地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，D項(xiàng)正確。考點(diǎn)原電池的工作原理題點(diǎn)原電池的構(gòu)成與工作原理2.某原電池裝置如圖所示。下列有關(guān)敘述中正確的是()A電池工作中，鹽橋中的Cl向負(fù)極移動(dòng)B負(fù)極反應(yīng)式：2H2e=H2C工作一段時(shí)間后，兩燒杯中溶液pH均不變DFe做正極，發(fā)生氧化反應(yīng)答案A解析根據(jù)原電池工作原理，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，鹽橋的作用是構(gòu)成閉合回路和平衡兩燒杯中的電荷，所以Cl向負(fù)極移動(dòng)，故A正確；鐵做負(fù)極，電極反應(yīng)式：Fe2e=Fe2，正極反應(yīng)式為2H2e=H2，故B錯(cuò)誤；左燒杯中pH基本不變，右燒杯中消耗H，c(H)減小，pH增大，故C錯(cuò)誤；總電極反應(yīng)式為Fe2H=Fe2H2，鐵做負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故D錯(cuò)誤?？键c(diǎn)原電池的工作原理題點(diǎn)鹽橋原電池3如圖所示的裝置中有電流產(chǎn)生，以下說法不正確的是()AFe是負(fù)極，C是正極B負(fù)極反應(yīng)式為Fe3e=Fe3C內(nèi)電路中陰離子移向FeCl2溶液D電流由石墨電極流向Fe電極答案B解析圖示裝置為原電池，負(fù)極(Fe)：Fe2e=Fe2，正極(C)：2Fe32e=2Fe2，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)不正確；內(nèi)電路中，F(xiàn)e電極失電子，生成Fe2，吸引陰離子，C項(xiàng)正確；外電路中，電流由正極(C)流向負(fù)極(Fe)，D項(xiàng)正確。考點(diǎn)原電池的工作原理題點(diǎn)原電池的構(gòu)成與工作原理4利用反應(yīng)Cu2FeCl3=CuCl22FeCl2設(shè)計(jì)成如下圖所示原電池，回答下列問題：(1)寫出電極反應(yīng)式：正極：_；負(fù)極：_。(2)圖中X是_，Y是_。(3)原電池工作時(shí)，鹽橋中的_(填“陽(yáng)”或“陰”)離子向X溶液方向移動(dòng)。答案(1)2Fe32e=2Fe2Cu2e=Cu2(2)FeCl3CuCl2(3)陽(yáng)解析該原電池中Cu為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Cu2e=Cu2；C為正極，電極反應(yīng)式為2Fe32e=2Fe2。X應(yīng)為FeCl3，Y應(yīng)為CuCl2。原電池工作時(shí)，鹽橋中的陽(yáng)離子向正極(C)移動(dòng)?？键c(diǎn)原電池的工作原理題點(diǎn)原電池的構(gòu)成與工作原理題組一原電池的構(gòu)成及工作原理1某小組為研究電化學(xué)原理，設(shè)計(jì)了如圖所示裝置。下列敘述不正確的是()Aa和b不連接時(shí)，鐵片上會(huì)有金屬銅析出Ba和b用導(dǎo)線連接時(shí)，銅片上發(fā)生的反應(yīng)為Cu22e=CuC無(wú)論a和b是否連接，鐵片均會(huì)溶解，溶液均從藍(lán)色逐漸變成淺綠色Da和b用導(dǎo)線連接后，電流由鐵電極經(jīng)導(dǎo)線流向銅電極答案D解析a和b不連接時(shí)，F(xiàn)e和Cu2直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)，鐵片上會(huì)有金屬銅析出，A項(xiàng)正確；若a和b用導(dǎo)線連接，則構(gòu)成原電池，此時(shí)鐵為負(fù)極，銅為正極，電極反應(yīng)式分別為Fe2e=Fe2，Cu22e=Cu，B項(xiàng)正確；分析選項(xiàng)A、B可知，選項(xiàng)C是正確的；在原電池中，電流應(yīng)由正極流出，經(jīng)導(dǎo)線流向負(fù)極，D項(xiàng)錯(cuò)誤?？键c(diǎn)原電池的工作原理題點(diǎn)原電池的構(gòu)成與工作原理2.如圖，下列說法不正確的是()A在裝置中鋅棒逐漸變細(xì)，銅棒無(wú)變化B在裝置中鋅棒逐漸變細(xì)，銅棒逐漸變粗C在裝置中部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化成了電能D在裝置中鋅棒均被氧化答案B解析A項(xiàng)，在裝置中鋅與氫離子反應(yīng)生成鋅離子和氫氣，鋅棒變細(xì)，銅不與氫離子反應(yīng)，銅棒沒有變化；B項(xiàng)，在裝置中鋅棒與銅棒通過導(dǎo)線連接形成閉合回路，構(gòu)成原電池，鋅失去電子轉(zhuǎn)化為鋅離子，鋅棒變細(xì)，氫離子在銅棒上得電子生成氫氣，銅棒不會(huì)變粗；C項(xiàng)，裝置實(shí)現(xiàn)了化學(xué)能到電能的轉(zhuǎn)化；D項(xiàng)，在裝置中，鋅均失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)?？键c(diǎn)原電池的工作原理題點(diǎn)原電池的構(gòu)成與工作原理3.如圖，在盛有稀硫酸的燒杯中放入用導(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若兩電極分別為鐵和碳棒，則X為碳棒，Y為鐵CX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(dòng)性順序?yàn)閄Y答案D解析由圖可知，原電池外電路中電子由X極流向Y極，則X極為負(fù)極，Y極為正極。考點(diǎn)原電池的工作原理題點(diǎn)原電池的構(gòu)成與工作原理4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Cu22e=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解析該原電池中Cu做負(fù)極，Ag做正極，電極反應(yīng)為Cu2e=Cu2(負(fù)極)，2Ag2e=2Ag(正極)，鹽橋起到了傳導(dǎo)離子、形成閉合回路的作用，電子是由負(fù)極流向正極，電流的方向和電子的流向相反。D選項(xiàng)正確?？键c(diǎn)原電池的工作原理題點(diǎn)鹽橋原電池5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電極上發(fā)生還原反應(yīng)，做原電池的負(fù)極B電極的電極反應(yīng)式為Cu22e=CuC該原電池的總反應(yīng)：2Fe3Cu=Cu22Fe2D鹽橋中裝有含氯化鉀的瓊膠，其作用是傳遞電子答案C解析該原電池所發(fā)生的反應(yīng)實(shí)質(zhì)是Fe3與Cu的反應(yīng)，C正確；電極上發(fā)生還原反應(yīng)，做正極，A錯(cuò)；電極為負(fù)極，電極反應(yīng)式為Cu2e=Cu2，B錯(cuò)；電子在負(fù)極上產(chǎn)生后經(jīng)導(dǎo)線聚集在正極后被吸收掉，不可能通過溶液和鹽橋，D錯(cuò)?？键c(diǎn)原電池的工作原理題點(diǎn)鹽橋原電池題組二原電池電極的判斷和電極反應(yīng)式的書寫6對(duì)于原電池的電極名稱，下列敘述錯(cuò)誤的是()A發(fā)生氧化反應(yīng)的一極為負(fù)極B正極為電子流入的一極C相對(duì)不活潑的金屬為負(fù)極D電流流出的一極為正極答案C解析原電池中相對(duì)活潑的金屬為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)；相對(duì)不活潑的金屬(或非金屬導(dǎo)體)為正極，發(fā)生還原反應(yīng)?？键c(diǎn)原電池的工作原理題點(diǎn)原電池正極和負(fù)極的判斷7鋰電池是一代新型高能電池，它以質(zhì)量輕、能量高而受到了普遍重視，目前已研制成功多種鋰電池。某種鋰電池的總反應(yīng)方程式為L(zhǎng)iMnO2=LiMnO2，下列說法正確的是()ALi是正極，電極反應(yīng)式為L(zhǎng)ie=LiBLi是負(fù)極，電極反應(yīng)式為L(zhǎng)ie=LiCMnO2是負(fù)極，電極反應(yīng)式為MnO2e=MnODLi是負(fù)極，電極反應(yīng)式為L(zhǎng)i2e=Li2答案B解析由總反應(yīng)方程式LiMnO2=LiMnO2可知，Li元素在反應(yīng)后化合價(jià)升高(01)，Mn元素在反應(yīng)后化合價(jià)降低(43)。Li被氧化，在電池中做負(fù)極，電極反應(yīng)為L(zhǎng)ie=Li，MnO2在正極上反應(yīng)，電極反應(yīng)為MnO2e=MnO?？键c(diǎn)原電池的工作原理題點(diǎn)電極反應(yīng)式的書寫及正誤判斷8原電池的電極反應(yīng)式不僅與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與電解質(zhì)溶液有關(guān)。下列說法錯(cuò)誤的是()A由Fe、Cu、FeCl3溶液組成的原電池，負(fù)極反應(yīng)式為Cu2e=Cu2B由金屬Al、Cu和稀硫酸組成的原電池，負(fù)極反應(yīng)式為Al3e=Al3C由Al、Mg、NaOH溶液組成的原電池，負(fù)極反應(yīng)式為Al4OH3e=Al(OH)4D由金屬Al、Cu和濃硝酸組成的原電池，負(fù)極反應(yīng)式為Cu2e=Cu2答案A解析鐵比銅活潑，鐵做負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為Fe2e=Fe2，故A錯(cuò)誤；鋁比銅活潑，鋁做負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為Al3e=Al3，故B正確；雖然鎂比鋁活潑，但鎂不與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，因此鋁做負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為Al4OH3e=Al(OH)4，故C正確；Al與濃硝酸發(fā)生鈍化反應(yīng)，則銅做負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為Cu2e=Cu2，故D正確。考點(diǎn)原電池的工作原理題點(diǎn)電極反應(yīng)式的書寫及正誤判斷題組三原電池工作原理的應(yīng)用9M、N、P、E四種金屬：MN2=NM2M、P用導(dǎo)線連接放入硫酸氫鈉溶液中，M表面有大量氣泡N、E用導(dǎo)線連接放入E的硫酸鹽溶液中，電極反應(yīng)為E22e=E，N2e=N2。四種金屬的還原性由強(qiáng)到弱的順序是()AP、M、N、EBE、N、M、PCP、N、M、EDE、P、M、N答案A解析由知，金屬活動(dòng)性：MN；M、P用導(dǎo)線連接放入硫酸氫鈉溶液中，M表面產(chǎn)生氣泡，M做原電池正極，活動(dòng)性：PM；N、E構(gòu)成的原電池中N做負(fù)極，活動(dòng)性：NE?？键c(diǎn)原電池工作原理的應(yīng)用題點(diǎn)比較金屬活潑性強(qiáng)弱10a、b兩個(gè)燒杯中均盛有100mL等濃度的稀H2SO4，將足量的兩份鋅粉分別加入兩個(gè)燒杯中，同時(shí)向a中加入少量CuSO4溶液，下列產(chǎn)生氫氣的體積(V)與時(shí)間(t)的關(guān)系正確的是()答案B解析H2SO4的物質(zhì)的量相等、Zn粉過量，H2的量由H2SO4的物質(zhì)的量決定。a中部分Zn與CuSO4發(fā)生反應(yīng)置換出Cu并形成“Zn|H2SO4|Cu”原電池，反應(yīng)速率加快，但產(chǎn)生H2的體積相等。考點(diǎn)原電池工作原理的應(yīng)用題點(diǎn)判斷化學(xué)反應(yīng)速率的大小11某原電池的電池反應(yīng)為Fe2Fe3=3Fe2，與此電池反應(yīng)不符的原電池是()A銅片、鐵片、FeCl3溶液組成的原電池B石墨、鐵片、Fe(NO3)3溶液組成的原電池C鐵片、鋅片、Fe2(SO4)3溶液組成的原電池D銅片、鐵片、Fe(NO3)3溶液組成的原電池答案C解析由電池反應(yīng)可知，鐵做負(fù)極，鐵失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)。C項(xiàng)中，由于鋅的活潑性大于鐵，故鋅做負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，與電池反應(yīng)不符?？键c(diǎn)原電池工作原理的應(yīng)用題點(diǎn)設(shè)計(jì)原電池12.某化學(xué)興趣小組利用反應(yīng)Zn2FeCl3=ZnCl22FeCl2，設(shè)計(jì)了如圖所示的原電池裝置，下列說法正確的是()AZn為負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)Bb電極反應(yīng)式為2Fe32e=2Fe2C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，也可以用銅答案D解析根據(jù)Cl的移動(dòng)方向可知，b電極為負(fù)極，a電極為正極，根據(jù)電池反應(yīng)式可知，Zn發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，即b電極反應(yīng)式為Zn2e=Zn2，A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；電子流動(dòng)方向是b電極導(dǎo)線a電極，C錯(cuò)誤；正極材料的活潑性應(yīng)比負(fù)極材料弱，D正確?？键c(diǎn)原電池工作原理的應(yīng)用題點(diǎn)設(shè)計(jì)原電池13設(shè)計(jì)兩種類型的原電池，探究其能量轉(zhuǎn)化效率。限選材料：ZnSO4(aq)，F(xiàn)eSO4(aq)，CuSO4(aq)，銅片，鐵片，鋅片和導(dǎo)線。(1)完成原電池甲的裝置示意圖，并作相應(yīng)標(biāo)注。要求：在同一燒杯中，電極與溶液含相同的金屬元素。(2)銅片為電極之一，CuSO4(aq)為電解質(zhì)溶液，只在一個(gè)燒杯中組裝原電池乙，工作一段時(shí)間后，可觀察到負(fù)極_。(3)甲、乙兩種原電池中可更有效地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的是_，其原因是_。答案(1)(下列三幅圖中，作出任意一幅即可)(2)電極逐漸溶解(3)甲乙池的負(fù)極可與CuSO4溶液直接發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能；甲池的負(fù)極不與所接觸的電解質(zhì)溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)能在轉(zhuǎn)化為電能時(shí)損耗較小解析(2)根據(jù)無(wú)鹽橋原電池的工作原理，Zn(負(fù)極)|CuSO4(aq)|Cu(正極)、Fe(負(fù)極)|CuSO4(aq)|Cu(正極)，都能構(gòu)成符合題目所要求的原電池。在這樣的原電池中，負(fù)極金屬失去電子被氧化。(3)在原電池甲中，負(fù)極不與CuSO4溶液直接接觸，所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)只有原電池反應(yīng)，而在原電池乙中，負(fù)極與CuSO4溶液直接接觸，所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)除原電池反應(yīng)以外，還有非原電池反應(yīng)，因此，在原電池甲和乙中，甲可更有效地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能?？键c(diǎn)原電池工作原理的應(yīng)用題點(diǎn)設(shè)計(jì)原電池14某研究性學(xué)習(xí)小組根據(jù)反應(yīng)2KMnO410FeSO48H2SO4=2MnSO45Fe2(SO4)3K2SO48H2O設(shè)計(jì)如下原電池，其中甲、乙兩燒杯中各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度均為1molL1，溶液的體積均為200mL，鹽橋中裝有飽和K2SO4溶液?；卮鹣铝袉栴}：(1)此原電池的正極是石墨_(填“a”或“b”)，發(fā)生_反應(yīng)。(2)電池工作時(shí)，鹽橋中的SO移向_(填“甲”或“乙”)燒杯。(3)寫出兩燒杯中的電極反應(yīng)式：甲：_，乙：_。(4)若不考慮溶液的體積變化，MnSO4濃度變?yōu)?.5molL1，則反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子為_mol。答案(1)a還原(2)乙(3)MnO5e8H=Mn24H2O5Fe25e=5Fe3(4)0.5解析(1)根據(jù)題目提供的總反應(yīng)方程式可知，KMnO4為氧化劑，發(fā)生還原反應(yīng)，故石墨a是正極。(2)電池工作時(shí)，SO向負(fù)極移動(dòng)，即向乙燒杯移動(dòng)。(3)甲燒杯中的電極反應(yīng)式為MnO5e8H=Mn24H2O；乙燒杯中的電極反應(yīng)式為5Fe25e=5Fe3。(4)溶液中的MnSO4濃度由1molL1變?yōu)?.5molL1，由于溶液的體積未變，則反應(yīng)過程中生成的MnSO4的物質(zhì)的量為0.5molL10.2L0.1mol，轉(zhuǎn)移的電子為0.1mol50.5mol。考點(diǎn)原電池工作原理的應(yīng)用題點(diǎn)設(shè)計(jì)原電池15如圖所示，甲池中電池反應(yīng)式為2Fe3Cu=2Fe2Cu2，已知B電極質(zhì)量不變，C、D為石墨電極，乙池中為20