原電池的工作原理

4.1.1原電池的工作原理學(xué)習(xí)目標(biāo)重難點(diǎn)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(jì)簡單的原電池3．采用實(shí)驗(yàn)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(diǎn)，讓學(xué)生掌握原電池的工作原理、電極方程式書寫；并能獨(dú)立自主的設(shè)計(jì)簡單原電池。4．結(jié)合生產(chǎn)、生活實(shí)際，學(xué)習(xí)原電池原理在生產(chǎn)、生活中的實(shí)際運(yùn)用。重點(diǎn)：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(diǎn)：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：把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。(2)構(gòu)成條件：一看反應(yīng)：看是否有能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)發(fā)生。二看兩電極：一般是活潑性不同的兩電極。三看是否形成閉合回路形成閉合回路需三個條件：(1)電解質(zhì)溶液；(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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象電流表指針偏轉(zhuǎn)電極變化鋅片逐漸溶解，銅片質(zhì)量增加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Zn2＋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Cu沉積在銅片上，質(zhì)量增加。符號表征電極反應(yīng)式Zn片：Zn2eˉ=Zn2+(氧化反應(yīng))Cu片：Cu2++2eˉ=Cu(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：能。2．可以將鋅銅原電池中的Cu電極換成石墨嗎?為什么?答：可以；因?yàn)镃u在該原電池中起到傳遞電子的作用，其本身并未參與電極反應(yīng)，所以可以把Cu電極換成能導(dǎo)電的石墨。3．原電池輸出電能的能力，主要取決于什么？答：組成原電池的反應(yīng)物的氧化還原能力。4．什么是鹽橋？答：裝有含KCl飽和溶液的瓊膠，膠體不移動，離子可在其中自由移動。5．取出鹽橋，電流表的指針有何變化？答：取出鹽橋指針回到零點(diǎn)6．鹽橋有什么作用？答：(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)，有利于最大限度地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能；(3)鹽橋中的陰、陽離子定向遷移，使電解質(zhì)溶液保持電中性，反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，能長時間穩(wěn)定放電。7．在原電池中，鹽橋中的陰、陽離子是如何移動的?為什么?答：以銅鋅原電池為例，負(fù)極Zn失電子生成Zn2+進(jìn)入左池，因此左池中離子所帶的正電荷增多，我們知道電解質(zhì)溶液是保持電中性的，因此鹽橋中的陰離子向左移動即向負(fù)極移動，同樣道理，鹽橋中的陽離子向右移動即向正極移動。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?yàn)橛须娮油ㄟ^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(qiáng)()(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?yàn)橛须娮油ㄟ^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)()【答案】(1)√(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×(7)×(8)×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微小原電池，加快產(chǎn)生H2的速率。2．比較金屬活動性強(qiáng)弱3．設(shè)計(jì)原電池實(shí)例：(1)根據(jù)反應(yīng)2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2，設(shè)計(jì)的原電池為：(2)根據(jù)Cu＋2Ag＋=Cu2＋＋2Ag設(shè)計(jì)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(yàn)總式。兩電極反應(yīng)式相加，與總反應(yīng)方程式對照驗(yàn)證。2．已知總反應(yīng)式，書寫電極反應(yīng)式(1)分析化合價(jià)，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(jì)成原電池()(2)反應(yīng)AlCl3＋4NaOH=NaAlO2＋3NaCl＋2H2O可以設(shè)計(jì)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(jì)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?yàn)殍F的活潑性強(qiáng)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()【答案】(1)√(2)×(3)×(4)×(5)×(6)√(7)×(8)×題型一原電池的工作原理【典例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】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?yàn)樵姵刎?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?yàn)椋篨→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?yàn)閄>Y【答案】D【解析】外電路的電子流向?yàn)閄→外電路→Y，電流方向與其相反，A項(xiàng)錯誤；若兩電極分別為Fe和碳棒，則Y為碳棒，X為Fe，B項(xiàng)錯誤；X極失電子，作負(fù)極，Y極上發(fā)生的是還原反應(yīng)，X極上發(fā)生的是氧化反應(yīng)，C項(xiàng)錯誤；電解質(zhì)溶液為稀硫酸，兩金屬作電極，誰活潑誰作負(fù)極，D項(xiàng)正確。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(diǎn)(1)負(fù)極為電子流出極，相對活潑，通常是活動性較強(qiáng)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(qiáng)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(shí)驗(yàn)裝置及部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下：實(shí)驗(yàn)裝置部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象a極質(zhì)量減?。籦極質(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(shí)驗(yàn)從左到右分別編號為①、②、③、④，則由實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)②可知，b極有氣體產(chǎn)生，c極無變化，則活動性：b>c；由實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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?！咀兪?】有A、B、C、D四塊金屬片，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)，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【答案】A【解析】①活潑性較強(qiáng)的金屬作原電池的負(fù)極，A、B用導(dǎo)線相連后，同時插入稀H2SO4中，A極為負(fù)極，則活動性：A＞B；②C、D用導(dǎo)線相連后，同時浸入稀硫酸中，電子由負(fù)極→導(dǎo)線→正極，電流方向與電子方向相反，電流由正極D→導(dǎo)線→負(fù)極C，則活動性：C＞D；③A、C相連后，同時浸入稀硫酸中，C極產(chǎn)生大量氣泡，說明C為原電池的正極，較不活潑，則活動性：A＞C；④B、D相連后，同時浸入稀H2SO4溶液中，D極發(fā)生氧化反應(yīng)，說明D為原電池的負(fù)極，則活動性：D＞B；所以有：A＞C＞D＞B，A項(xiàng)正確。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。【變式3】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________。【答案】(1)A(2)B(3)C【解析】(1)加入CuSO4溶液，Zn置換出Cu，形成原電池，加快反應(yīng)速率，a中Zn減少，H2體積減小；(2)由于鋅粉過量，H2SO4定量，產(chǎn)生H2的體積一樣多；(3)當(dāng)把CuSO4溶液改成CH3COONa溶液時，由于CH3COO－＋H＋CH3COOH，a中c(H＋)減小，反應(yīng)速率減小，但產(chǎn)生H2的體積不變。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(qiáng)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(jì)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(jì)的原電池如圖所示(鹽橋?yàn)槭⒂蠯NO3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(jià)升高，而銀元素的化合價(jià)降低，則銀電極為正極，銅電極為負(fù)極?！咀兪?】如圖是某同學(xué)設(shè)計(jì)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?yàn)開_______，正極上的電極反應(yīng)式為________________________________________________________________________。(4)上述事實(shí)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____________________?！敬鸢浮?1)AlMg－2e－=Mg2＋(2)還原Al－3e－＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O(3)鋁→銅2H＋＋NOeq\o\al(－,3)＋e－=H2O＋NO2↑(4)電解質(zhì)的性質(zhì)【解析】(1)鎂、鋁均能與CuCl2溶液反應(yīng)，但鎂比鋁活潑，故鎂失去電子做負(fù)極。(2)鋁能與NaOH溶液反應(yīng)而鎂不能，鋁做負(fù)極失去電子變成AlOeq\o\al(－,2)，電極反應(yīng)式為Al－3e－＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O。(3)常溫下鋁在濃硝酸中發(fā)生鈍化，故銅失去電子做負(fù)極，正極上是NOeq\o\al(－,3)得到電子生成NO2。原電池設(shè)計(jì)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．【答案】B【解析】A項(xiàng)，銅棒與鋅棒均不與酒精反應(yīng)，且純酒精不導(dǎo)電，不能構(gòu)成原電池，A項(xiàng)錯誤；B項(xiàng)，石墨與鋅棒在稀硫酸溶液中搭接的部分可以形成原電池，B項(xiàng)正確；C項(xiàng)，放置鋅棒與銅棒的兩個燒杯之間缺少鹽橋，溶液相互間不導(dǎo)電，不能構(gòu)成原電池，C項(xiàng)錯誤；D項(xiàng)，石墨與稀硫酸不反應(yīng)，電極相同，不能構(gòu)成原電池，D項(xiàng)錯誤；故選B。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+【答案】C【解析】該裝置中，F(xiàn)e比Cu易失電子，F(xiàn)e作負(fù)極、Cu作正極，負(fù)極上電極反應(yīng)式為Fe2e=Fe2+，正極上電極反應(yīng)式為2H++2e=H2↑，電子流入的電極是正極、流出的電極為負(fù)極。A項(xiàng)，銅是正極，正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H++2e=H2↑，所以可觀察到氣泡產(chǎn)生，故A錯誤；B項(xiàng)，負(fù)極是電子流出的電極，電子通過導(dǎo)線由鐵流向銅，故B錯誤；C項(xiàng)，原電池中陽離子移向正極，則溶液中H+向銅片移動，故C正確；D項(xiàng)，鐵失電子而作負(fù)極，所以鐵片逐漸溶解，電極反應(yīng)式為Fe2e=Fe2+，故D錯誤；故選C。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Cu【答案】B【解析】甲、乙裝置中鋅都失電子生成鋅離子進(jìn)入溶液，所以鋅的質(zhì)量均減小，A正確;甲裝置中，鋅和氫離子發(fā)生置換反應(yīng)生成氫氣，所以鋅棒上產(chǎn)生氣泡，乙裝置構(gòu)成原電池，氫離子在正極銅上得電子生成氫氣，B錯誤;甲不能構(gòu)成原電池，乙能構(gòu)成原電池，作原電池負(fù)極的金屬被腐蝕速率大于金屬直接和電解質(zhì)溶液反應(yīng)的速率，所以反應(yīng)速率乙大于甲，C正確;甲中氫離子在鋅上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，乙中氫離子在銅上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以甲中H+移向Zn，乙中H+移向Cu，D正確。4．某實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)進(jìn)行了拓展，以下實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相同 D．把稀硫酸換成硫酸銅溶液，電流計(jì)指針依然偏轉(zhuǎn)【答案】B【解析】A項(xiàng)，銅片正極上會析出氫氣即有氣泡產(chǎn)生，負(fù)極鋅片逐漸溶解，故A不選；B項(xiàng)，電子不能經(jīng)過電解質(zhì)，而是沿導(dǎo)線從負(fù)極流向正極，故B選；C項(xiàng)，把銅片換成石墨，仍具備原電池的構(gòu)成條件，會產(chǎn)生電流，鋅做負(fù)極，石墨做正極，電極上生成氫氣，故C不選；D項(xiàng)，以Zn和Cu為電極，硫酸銅為電解質(zhì)溶液，發(fā)生的氧化還原反應(yīng)Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4，仍具備原電池的構(gòu)成條件，可以形成原電池，會產(chǎn)生電流，故D不選；故選B。5．某化學(xué)興趣小組利用反應(yīng)Zn＋2FeCl3ZnCl2＋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Zn－2e－Zn2＋，A、B項(xiàng)錯誤；電子流動方向是b電極→導(dǎo)線→a電極，C項(xiàng)錯誤；正極材料的活潑性應(yīng)比負(fù)極材料弱，D項(xiàng)正確。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【答案】D【解析】該原電池中，Y極逐漸變粗，X極逐漸變細(xì)，說明X作負(fù)極，Y作正極，X的活潑性必須大于Y的活潑性，所以排除B選項(xiàng)；酒精是非電解質(zhì)，不能形成原電池，排除選項(xiàng)C；Y極逐漸變粗，說明Y極有金屬析出，A選項(xiàng)析出氫氣不是金屬，D選項(xiàng)析出金屬銅，所以D符合題意。故選D。7．已知Ag+的氧化性強(qiáng)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【答案】C【解析】A項(xiàng)，因?yàn)锳g+的氧化性強(qiáng)于Co2+的氧化性，故Co比Ag易失電子，故Co電極為負(fù)極，Ag電極為正極，A錯誤；B項(xiàng)，本裝置的銀半電池中離子為Ag+，若鹽橋中填充KCl飽和溶液與瓊脂的混合物，則Ag+與Cl反應(yīng)生成AgCl沉淀，因此鹽橋中不可填充KCl飽和溶液與瓊脂的混合物，B錯誤；C項(xiàng)，由分析可知，銀電極為正極，正極反應(yīng)式為：Ag++e=Ag，C正確；D項(xiàng)，原電池中陰離子移向負(fù)極，即陰離子向左側(cè)燒杯移動，D錯誤；故選C。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(jì)、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【答案】D【解析】原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，A正確；原電池由電極、電解質(zhì)溶液和導(dǎo)線等組成，B正確；圖中電極a為鋁條、電極b為鋅片時，構(gòu)成原電池，導(dǎo)線中會產(chǎn)生電流，C正確；圖中電極a為鋅片、電極b為銅片時，鋅片作負(fù)極，電子由鋅片通過導(dǎo)線流向銅片，D錯誤。9．研究小組進(jìn)行如下表所示的原電池實(shí)驗(yàn):實(shí)驗(yàn)編號①②實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象連接好裝置5分鐘后，靈敏電流計(jì)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(jì)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)①中，左側(cè)的銅被腐蝕C．實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)①和實(shí)驗(yàn)②中，均有O2得電子的反應(yīng)發(fā)生【答案】D【解析】A項(xiàng)，①電子移動的方向從負(fù)極流向正極，即左側(cè)銅為正極，右側(cè)銅為負(fù)極，根據(jù)原電池工作原理，陽離子向正極移動，即向左側(cè)移動，②5min后，靈敏電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)，說明左側(cè)鐵作負(fù)極，右側(cè)鐵作正極，根據(jù)原電池的工作原理，陽離子向正極移動，即向右側(cè)移動，A項(xiàng)錯誤；B項(xiàng)，根據(jù)A選項(xiàng)分析，實(shí)驗(yàn)①中左側(cè)銅沒有被腐蝕，右側(cè)銅被腐蝕，B項(xiàng)錯誤；C項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)②中連接好裝置，5分鐘后，靈敏電流計(jì)指針向右偏轉(zhuǎn)，說明左側(cè)鐵作負(fù)極，右側(cè)鐵作正極，即左側(cè)電極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋，C項(xiàng)錯誤；D項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)①左側(cè)電極反應(yīng)式為O2＋4H＋＋4e－=2H2O，實(shí)驗(yàn)②5min后，右側(cè)鐵片電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，均是吸氧腐蝕，D項(xiàng)正確。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?yàn)閆n→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【答案】C【解析】在原電池中，若兩金屬做電極，一般活潑金屬做負(fù)極，不活潑金屬做正極。Ⅰ和Ⅱ兩個原電池裝置中，都是鋅做負(fù)極，銅做正極。A項(xiàng)，原電池Ⅰ和Ⅱ中，Zn為負(fù)極，Cu為正極，CuSO4為電解質(zhì)溶液，工作原理都是Zn+Cu2+=Zn2++Cu，故A正確；B項(xiàng)，在原電池中，負(fù)極鋅失去電子，經(jīng)外電路流向正極銅，故B正確；C項(xiàng)，正極反應(yīng)為Cu2++2e=Cu，發(fā)生還原反應(yīng)，故C錯誤；D項(xiàng)，在原電池內(nèi)部，陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極，裝置Ⅱ中，右側(cè)燒杯中的銅為正極，左側(cè)燒杯中的鋅為負(fù)極，所以鹽橋中的K+向右側(cè)燒杯移動，Cl向左側(cè)燒杯移動，故D正確；故選C。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【答案】D【解析】A項(xiàng)，F(xiàn)e作負(fù)極失電子，發(fā)生Fe－2e－=Fe2+，A正確；B項(xiàng)，F(xiàn)e作負(fù)極，Cu作正極，電子流向?yàn)镕e→發(fā)光二極管→Cu，B正確；C項(xiàng)，結(jié)合B可知，Cu作正極，C正確；D項(xiàng)，酒精是非電解質(zhì)，不能作電解質(zhì)溶液形成原電池，D錯誤。故選D。12．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．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【答案】B【解析】在該原電池中，存在自發(fā)的氧化還原反應(yīng)2Fe3+＋Cu=Cu2+＋2Fe2+，故電極Ⅱ是負(fù)極，電極反應(yīng)式為Cu2e=Cu2+，電極Ⅰ是正極，電極反應(yīng)式為Fe3+＋e=Fe2+。A項(xiàng)，電極Ⅰ上發(fā)生還原反應(yīng)，作原電池的正極，故A錯誤；B項(xiàng)，該原電池的總反應(yīng)為2Fe3+＋Cu=Cu2+＋2Fe2+，故B正確；C項(xiàng)，電極Ⅱ的電極反應(yīng)為Cu2e=Cu2+，故C錯誤；D項(xiàng)，鹽橋中裝有含瓊膠的氯化鉀飽和溶液，其作用是傳遞陰、陽離子，而不是電子，故D錯誤；故選B。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【答案】B【解析】A項(xiàng)，鋅為原電池的負(fù)極，電極反應(yīng)為：Zn2e=Zn2+，逐漸被腐蝕，A正確；B項(xiàng)，銅電極為原電池的正極，得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，B錯誤；C項(xiàng)，銅電極為原電池的正極，得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為：Cu2++2e=Cu，C正確；D項(xiàng)，電子從負(fù)極經(jīng)過導(dǎo)線流向正極，所以電子從鋅電極經(jīng)過導(dǎo)線流向銅電極，D正確；故選B。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(yùn)動【答案】D【解析】A項(xiàng)，該電池工作時，構(gòu)成原電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，A正確；B項(xiàng)，鋅活動性較強(qiáng)失去發(fā)生氧化反應(yīng)，為電池的負(fù)極；石墨為電池的正極，B正確；C項(xiàng)，空氣中氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為：O2+2H2O＋4e－=4OH，C正確；D項(xiàng)，原電池中陽離子向正極運(yùn)動，故電解質(zhì)溶液中Na+向石墨方向運(yùn)動，D錯誤；故選D。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【答案】D【解析】A項(xiàng)，Zn易失電子作負(fù)極、Fe作正極，故A錯誤；B項(xiàng)，鐵片上電極反應(yīng)式為2H++2e=H2↑，故B錯誤；C．電子從鋅電極沿導(dǎo)線流向鐵電極，故C錯誤；D項(xiàng)，Zn作負(fù)極、Fe作正極時，電流從Fe沿導(dǎo)線流向Zn，如果將鋅片換成Cu，F(xiàn)e是負(fù)極、Cu是正極，則電流從Cu流向Fe，所以電路中的電流方向?qū)淖?，故D正確；故選D。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【答案】D【解析】A項(xiàng)，甲圖沒有形成完整的回路，不能形成原電池，A項(xiàng)錯誤；B項(xiàng)，乙圖中活潑金屬鋅作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為：Zn2e=Zn2+，銅為正極，電極反應(yīng)為：2H++2e=H2↑，所以鋅片變細(xì)，銅棒不變，B項(xiàng)錯誤；C項(xiàng)，丙圖中構(gòu)成原電池，活潑金屬鋅作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，銅為正極，溶液中的Cu2+向正極移動，C項(xiàng)錯誤；D項(xiàng)，乙圖與丙圖中負(fù)極反應(yīng)相同，都為Zn2e=Zn2+，乙圖與丙圖中正極上的反應(yīng)分別為：2H++2e=H2↑、Cu2++2e=Cu，若乙圖與丙圖鋅片減輕的質(zhì)量相等，即失去電子的物質(zhì)的量相等，依據(jù)電子守恒計(jì)算乙圖與丙圖中還原產(chǎn)物的質(zhì)量比2：64=1：32，D項(xiàng)正確；故選D。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【答案】B【解析】由甲可知Cd的活動性強(qiáng)于Co，由乙可知Co的活動性強(qiáng)于Ag，即Cd的活動性強(qiáng)于Ag，故Ag不能置換出Cd，B項(xiàng)錯誤。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(qiáng)C．負(fù)極的電極反應(yīng)式為Fe3e=Fe3+D．與單獨(dú)使用納米鐵粉相比，該水處理劑能加快NO3的去除速率【答案】D【解析】納米鐵粉作負(fù)極，F(xiàn)e2e=Fe2+，硝酸根離子在正極上得電子還原成銨離子NO3+10H++8e=NH4++3H2O。A項(xiàng)，電池工作時，H+向正極移動，故A錯誤；B項(xiàng)，硝酸根離子在正極上得電子還原成銨離子NO3+10H++8e=NH4++3H2O，正極附近溶液的酸性減弱，故B錯誤；C項(xiàng)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為Fe2e=Fe2+，故C錯誤；D項(xiàng)，利用原電池原理，加快反應(yīng)速率，與單獨(dú)使用納米鐵粉相比，該水處理劑能加快NO3的去除速率，故D正確；故選D?！九鄡?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(jì)的原電池如圖所示(鹽橋?yàn)槭⒂蠯NO3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”)?！敬鸢浮?1)CuCu2e=Cu2+(2)AgNO3正極(3)左燒杯【解析】(1)由圖可知，左邊半電池中是硝酸銅溶液，右邊半電池中電極是銀，則可判斷左邊半電池中的電極材料X是Cu，其電極反應(yīng)式為Cu2e=Cu2+。(2)右邊半電池中電極是銀，則右邊的半電池中Y是AgNO3溶液，根據(jù)電池反應(yīng)式，可知銀電極為電池的正極。(3)左邊半電池在放電過程中，溶液中產(chǎn)生大量的銅離子，則鹽橋中的NO3離子移向左燒杯中和過量的正電荷。20．某實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)①②③的目的是探究___________。對比實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)___________(填實(shí)驗(yàn)序號)。(4)如果將實(shí)驗(yàn)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：___________?！敬鸢浮?1)作(提供)電解質(zhì)溶液(2)電極材料對電池效果(或電流)的影響在其他條件相同時，電極材料活潑性相差越大，電池效果越好(3)①④(4)Al3e=Al3+銅電極上有紅色物質(zhì)附著(或銅電極變粗)2Al+3Cu2+=2Al3++3Cu【解析】(1)水果中含有電解質(zhì)溶液，則水果電池中，水果的作用是作(提供)電解質(zhì)溶液。(2)實(shí)驗(yàn)①②③中，電極距離和水果種類相同，只有電極材料不同，而電流計(jì)的示數(shù)不同，由此可知這三個實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對比探究了電極材料對電池效果(或電流)的影響，依據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可得出在其他條件相同時，電極材料活潑性相差越大，電池效果越好；(3)欲得出“水果種類對電池效果有影響”的結(jié)論，就需要選擇其他條件相同，只有水果種類不同的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行對比，如實(shí)驗(yàn)①和實(shí)驗(yàn)④；故填：①④；(4)鋁是活潑金屬，銅是不活潑的金屬，如果將實(shí)驗(yàn)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)極是鋁，銅是正極，負(fù)極上電極反應(yīng)式為Al3e=Al3+，銅離子在正極放電析出銅，因此正極的現(xiàn)象是銅電極上有紅色物質(zhì)附著(或銅電極變粗)，原電池總離子反應(yīng)方程式為2Al+3Cu2+=2Al3++3Cu。21．某校化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組欲設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)項(xiàng)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(jì)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(jì)一個驗(yàn)證Fe、Cu活動性的簡單實(shí)驗(yàn)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：_____________________________?！敬鸢浮糠桨涪瘢篎e＋2H＋=Fe2＋＋H2↑方案Ⅱ：2H＋＋2e－=H2↑(或Cu2＋＋2e－=Cu)Fe－2e－=Fe2＋方案Ⅲ：把一個光潔的鐵片插入CuSO4溶液中，觀察現(xiàn)象Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu【解析】方案Ⅰ：鐵可以和稀硫酸(或稀鹽酸)反應(yīng)生成H2，而Cu在金屬活動性順序表中位于H的后面，不能置換出酸中的H。方案Ⅱ：利用原電池原理證明金屬活動性Fe>Cu，可以把鐵片作為原電池的負(fù)極，銅片作為原電池的正極，稀硫酸作電解質(zhì)溶液，按要求組成閉合回路，畫出裝置圖，并寫出相應(yīng)的電極反應(yīng)式。也可以設(shè)計(jì)鹽橋組成原電池。方案Ⅲ：可以利用金屬與鹽溶液的置換反應(yīng)驗(yàn)證金屬的活動性。把鐵片插入CuSO4溶液中，觀察現(xiàn)象。22．某研究性學(xué)習(xí)小組根據(jù)反應(yīng)2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4=2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O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1mol·L－1，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，鹽橋中的SOeq\o\al(2－,4)移向________(填“甲”或“乙”)燒杯。(3)兩燒杯中的電極反應(yīng)式分別為甲________________；乙______________。(4)若不考慮溶液的體積變化，MnSO4濃度變?yōu)?.5mol·L－1，則反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子為________mol?！敬鸢浮?1)a還原