第22講 原電池的工作原理（學(xué)生版）【暑假?gòu)澋莱嚒?024年新高二化學(xué)暑假講義+習(xí)題（人教版2019選擇性必修1）

第22講原電池的工作原理1.宏觀辨識(shí)與微觀探析：以鋅銅原電池為例，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變化過(guò)程，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)成條件(1)定義：能把轉(zhuǎn)化為的裝置。(2)構(gòu)成條件：2．實(shí)驗(yàn)探究：鋅銅原電池的工作原理(含鹽橋)裝置示意圖注：鹽橋中裝有含KCl飽和溶液的瓊膠現(xiàn)象鋅片，銅片上物質(zhì)生成，電流表指針發(fā)生能量轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)化為微觀探析在硫酸鋅溶液中，負(fù)極一端的失去電子形成進(jìn)入溶液在硫酸銅溶液中，正極一端的獲得電子變成沉積在銅片上電子或離子移動(dòng)方向電子：極流向極鹽橋：移向ZnSO4溶液，移向CuSO4溶液工作原理負(fù)極：Zn－2e－=Zn2＋(反應(yīng))正極：Cu2＋＋2e－=Cu(反應(yīng))總反應(yīng)：Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu【特別提醒】(1)鹽橋作用：離子通道，形成閉合回路。避免電極與電解質(zhì)溶液直接反應(yīng)，減少電流的衰減。(2)原電池輸出電能的能力，取決于組成原電池的反應(yīng)物的氧化還原能力?！練w納總結(jié)】原電池的工作原理二、原電池的應(yīng)用1．加快化學(xué)反應(yīng)速率在鋅與稀H2SO4反應(yīng)時(shí)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，產(chǎn)生H2的速率。2．金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱比較一般來(lái)說(shuō)，作負(fù)極的金屬的活動(dòng)性于正極金屬。如：有兩種金屬a和b，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。由此可判斷出a是負(fù)極、b是正極，且金屬活動(dòng)性：a>b。3．設(shè)計(jì)原電池理論上，任何一個(gè)的反應(yīng)，都可以設(shè)計(jì)成原電池。(1)外電路負(fù)極——化合價(jià)升高的物質(zhì)正極——活潑性弱的物質(zhì)，一般選碳棒(2)內(nèi)電路：化合價(jià)降低的物質(zhì)作。如：2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2①化合價(jià)升高的物質(zhì)負(fù)極：②活潑性較弱的物質(zhì)正極：③化合價(jià)降低的物質(zhì)電解質(zhì)溶液：示意圖【方法技巧】設(shè)計(jì)原電池時(shí)電解質(zhì)溶液和電極材料的選擇(1)電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極材料發(fā)生反應(yīng)。但若是兩個(gè)半反應(yīng)分別在兩個(gè)燒杯中進(jìn)行，則燒杯中的電解質(zhì)溶液應(yīng)有與電極材料相同元素的陽(yáng)離子。(2)電池的電極材料必須能導(dǎo)電?？键c(diǎn)01原電池的構(gòu)成及工作原理【例1】原電池工作時(shí)A．正極發(fā)生氧化反應(yīng) B．負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)C．電子從正極流出 D．負(fù)極質(zhì)量一定減輕【變式1-1】下列裝置中，能構(gòu)成原電池的是A．只有(甲) B．只有(乙) C．只有(丙) D．除(乙)均可以【變式1-2】如圖是Zn和Cu形成的原電池，某實(shí)驗(yàn)興趣小組做完實(shí)驗(yàn)后，在讀書卡片上記錄如下：在卡片上，描述合理的是實(shí)驗(yàn)后的記錄：①Zn為正極，Cu為負(fù)極。②H+向負(fù)極移動(dòng)。③電子流動(dòng)方向：從Zn經(jīng)外電路流向Cu。④Cu極上有H2產(chǎn)生。⑤若有1mol電子流過(guò)導(dǎo)線，則產(chǎn)生H2為0.5mol。⑥正極的電極反應(yīng)式為Zn-2e-===Zn2+。A．①②③ B．③④⑤ C．④⑤⑥ D．②③④考點(diǎn)02原電池電極的判斷和電極反應(yīng)式的書寫【例2】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(guò)鹽橋從乙池移向甲池B．鹽橋中K+向左移動(dòng)C．開始時(shí)，銀片上發(fā)生的反應(yīng)是Ag-e-=Ag＋D．電路中每轉(zhuǎn)移2mole-，正極材料增重216g【變式2-1】下圖為鋅銅原電池示意圖。下列有關(guān)敘述正確的是A．外電路電子由銅片流向鋅片B．鋅片上發(fā)生還原反應(yīng)C．銅片做正極，電極反應(yīng)是：D．鹽橋中的陽(yáng)離子移向銅電極【變式2-2】鋅銅原電池裝置如圖，下列說(shuō)法中不正確的是A．原電池工作時(shí)，電子從電極流出，極上的電極反應(yīng)為B．該裝置中和不直接接觸，使電流更持續(xù)更穩(wěn)定C．溶液的作用是離子導(dǎo)體，可用溶液代替D．鹽橋中的移向溶液考點(diǎn)03原電池的設(shè)計(jì)【例3】某原電池的總反應(yīng)離子方程式為：，不能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)的原電池為A．正極為Cu，負(fù)極為Fe，電解質(zhì)溶液為FeCl3溶液B．正極為Fe，負(fù)極為Zn，電解質(zhì)溶液為Fe2(SO4)3溶液C．正極為C，負(fù)極為Fe，電解質(zhì)溶液為Fe2(SO4)3溶液D．正極為Ag，負(fù)極為Fe，電解質(zhì)溶液為Fe(NO3)3溶液【變式3-1】原電池的電極名稱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(shuō)法中不正確的是A．由Al、Cu、稀硫酸組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為Al-3e－=Al3+B．由Mg、Al、NaOH溶液組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為Al-3e－+4OH－=AlO+2H2OC．由Fe、Cu、FeCl3溶液組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為Cu-2e－=Cu2+D．由Al、Cu、濃硝酸組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為Cu-2e－=Cu2+【變式3-2】理論上不能設(shè)計(jì)為原電池的化學(xué)反應(yīng)是A．CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) B．HNO3(aq)+NaOH(aq)=NaNO3(aq)+H2O(l)C．2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) D．2FeCl3(aq)+Fe(s)=3FeCl2(aq)考點(diǎn)04原電池的應(yīng)用【例4】a、b、c都是金屬，a中混有c時(shí)。a先腐蝕；a與b組成原電池時(shí)，a為電池的正極。a、b、c三種金屬的活動(dòng)性順序?yàn)锳．a(chǎn)>b>c B．a(chǎn)>c>b C．b>c>a D．b>a>c【變式4-1】X、Y、Z都是金屬，把X浸入Z的硝酸鹽溶液中，X的表面有Z析出，X和Y組成原電池時(shí)，Y為電池的負(fù)極。X、Y、Z三種金屬的活動(dòng)性順序?yàn)锳．X＞Y＞Z B．X＞Z＞Y C．Y＞X＞Z D．Y＞Z＞X【變式4-2】有A、B、D、E四種金屬，當(dāng)A、B組成原電池時(shí)，電子流動(dòng)方向A→B；當(dāng)A、D組成原電池時(shí)，A為正極；B與E構(gòu)成原電池時(shí)，電極反應(yīng)式為：E2++2e-=E，B-2e-=B2+則A、B、D、E金屬性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)锳．A﹥B﹥E﹥D B．A﹥B﹥D﹥EC．D﹥E﹥A﹥B D．D﹥A﹥B﹥E1．下列裝置能構(gòu)成原電池的是A． B．C． D．2．對(duì)于原電池的電極名稱，下列敘述有錯(cuò)誤的是（）A．發(fā)生氧化反應(yīng)的為負(fù)極 B．正極為電子流入的一極C．比較不活潑的金屬為負(fù)極 D．電流的方向由正極到負(fù)極3．根據(jù)Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu的反應(yīng)原理設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，當(dāng)鐵為負(fù)極時(shí)，正極不可以選用的材料是A．鉑B．石墨C．銅D．鋅4．關(guān)于下圖所示的原電池，下列說(shuō)法正確的是

A．該裝置將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B．鋅片為正極C．石墨電極上發(fā)生還原反應(yīng)D．電流出鋅片通過(guò)導(dǎo)線流向石墨5．下列反應(yīng)不可用于設(shè)計(jì)成原電池的是()A．CaCO3+2HCl＝CaCl2+CO2↑+H2O B．2CH3OH+3O2＝2CO2+4H2OC．Zn+2HCl＝ZnCl2+H2↑ D．4Al+3O2+6H2O＝4Al(OH)36．如圖所示的水果電池中，電子的流向正確的是()A．鋅片→LED燈→銅片B．銅片→LED燈→鋅片C．鋅片→柳橙→銅片D．銅片→柳橙→鋅片7．下圖為銅鋅原電池示意圖，下列說(shuō)法正確的是()A．鋅片逐漸溶解B．燒杯中溶液逐漸呈藍(lán)色C．電子由銅片通過(guò)導(dǎo)線流向鋅片D．鋅為正極，銅為負(fù)極8．下列關(guān)于原電池的敘述中，正確的是A．電極只能由兩種不同的金屬構(gòu)成B．負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)是還原反應(yīng)C．工作時(shí)其正極不斷產(chǎn)生電子并經(jīng)外電路流向負(fù)極D．能將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?．下列說(shuō)法正確的是A．原電池中，負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)是還原反應(yīng)B．原電池中，電流的方向是負(fù)極—導(dǎo)線—正極C．雙液原電池中的鹽橋也可以用金屬導(dǎo)線代替D．原電池中，陽(yáng)離子移向正極，陰離子移向負(fù)極10．下圖中能組成原電池產(chǎn)生電流的是()A． B． C． D．11．某原電池裝置如圖所示，當(dāng)該電池形成閉合回路時(shí)，鹽橋中的K+向右做定向移動(dòng)，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行B．電極的電極反應(yīng)式為C．反應(yīng)過(guò)程中Ni電極的質(zhì)量會(huì)減小D．Cr、Ni兩種金屬的還原性強(qiáng)弱順序?yàn)镃r>Ni12．如圖所示的原電池裝置，X、Y為兩電極，電解質(zhì)溶液為稀硫酸，外電路中的電子流向如圖所示，對(duì)此裝置的下列說(shuō)法正確的是A．電子流動(dòng)方向?yàn)椋篨→外電路→Y→溶液→XB．若兩電極分別為Zn和石墨棒，則X為石墨棒，Y為ZnC．移向X電極，Y電極上有氫氣產(chǎn)生D．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)13．銅鋅原電池工作時(shí)，下列敘述不正確的是A．負(fù)極反應(yīng)為Zn－2e－===Zn2＋B．電池反應(yīng)為Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋CuC．在外電路中，電子從銅電極流向鋅電極D．鹽橋中的K＋移向CuSO4溶液14．由輝銅礦石(主要成分是Cu2S)制CuSO4的工