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第四章|化學反應與電能
第一節　原電池
學習目標 重點難點
1.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極,會書寫其電極反應式。 2.通過對常見化學電源的分析,建立對原電池過程系統認識的思維模型。 重點 1.原電池的工作原理。 2.電極反應的分析與表征。
難點 原電池思維模型的構建
第1課時　原電池的工作原理
新知探究(一)——原電池的工作原理
1.原電池的構成條件
(1)具有兩個活潑性不同的電極。
(2)合適的電解質溶液。
(3)形成閉合回路(兩電極用導線相連或互相接觸并插入電解質溶液中)。
(4)能自發地發生　　　　　　反應。
2.實驗探究原電池工作原理(以鋅銅原電池為例)
裝置 示意圖 注:鹽橋中裝有含KCl飽和溶液的瓊脂
現象 鋅片　　　　　　,銅片上　　　　　　　　　,電流表指針發生　　　　
微觀探析 在硫酸鋅溶液中,負極一端的Zn失去電子變成　　　　進入溶液; 在硫酸銅溶液中,正極一端的Cu2+獲得電子變成　　　沉積在銅片上
電子或離子移動方向 電子:負極流向正極 鹽橋:Cl-移向ZnSO4溶液,K+移向CuSO4溶液
電極反應式 負極:Zn-2e-Zn2+(氧化反應) 正極:Cu2++2e-Cu(還原反應)
總反應:　　　　　　　　　
[微點撥]　原電池中鹽橋的作用
形成閉合回路;平衡兩側的電荷,使溶液呈電中性;將兩個半電池完全隔開,使副反應減至最低程度,可以獲得單純的電極反應,有利于最大限度地將化學能轉化為電能。
3.原電池中電子、離子的移動
(1)電子移動方向:從負極流出沿導線流入正極,電子不能通過電解質溶液。
(2)若有鹽橋,鹽橋中的陰離子移向負極區,陽離子移向正極區。
(3)若有交換膜,離子可選擇性通過交換膜,如陽離子交換膜,陽離子可通過交換膜移向正極。
4.判斷原電池正、負極的5種方法
[微點撥]　原電池正負極判斷的特殊情況
電極的正負除與金屬的活動性有關外,還與電解質溶液有關。活潑金屬一般作負極,但不是活潑金屬一定作負極,如Mg Al H2SO4溶液構成的原電池中,Mg為負極,而在Mg Al NaOH溶液構成的原電池中,Al為負極,因為Al可與NaOH溶液反應,而Mg不與NaOH溶液反應。
應用化學　
水果電池是利用水果中的酸性物質和金屬片發生反應產生電能的一種電池。
(1)電池在工作中發現Y極上有氣泡產生,推測該氣體是什么
(2)該水果電池在工作中電流方向如何
(3)若Y是銅片,則X可能是什么金屬 列舉兩例。
[題點多維訓練]
1.如圖裝置能構成原電池的是 (　　)
A.只有甲 B.只有乙
C.只有丙 D.除乙外均可以
2.(2025·烏魯木齊高二期末)某同學根據化學反應Fe+Cu2+Fe2++Cu,并利用實驗室材料制作原電池。下列關于該原電池組成的說法正確的是 (　　)
選項 A B C D
正極 石墨棒 石墨棒 鐵棒 銅棒
負極 鐵棒 鋁棒 銅棒 鐵棒
電解質溶液 CuCl2 溶液 CuCl2 溶液 FeSO4 溶液 FeSO4 溶液
3.(2025·福建三校聯考)某小組為研究原電池原理,設計如圖裝置,下列敘述正確的是 (　　)
A.若X為Fe,Y為Cu,鐵為正極
B.若X為Fe,Y為Cu,電子由銅片流向鐵片
C.若X為Fe,Y為碳棒,碳棒上有紅色固體析出
D.若X為Cu,Y為Zn,鋅片發生還原反應
4.下列有關裝置1和裝置2說法不正確的是 (　　)
A.電子都是由Zn電極通過導線移向Cu電極
B.裝置2中鹽橋中的電子向ZnSO4溶液移動
C.正極Cu片都發生:2H++2e-H2↑,有氣體產生
D.裝置1中Zn片也有氣體產生,原電池的工作效率低
|思維建模|原電池工作原理示意圖
新知探究(二)——原電池工作原理的應用
典例導學　
　　[典例]　有a、b、c、d四個金屬電極,有關的實驗裝置及部分實驗現象如下:
實驗 裝置
部分 現象 a極質量減小;b極質量增加 b極有氣體產生;c極無變化 d極溶解,c極有氣體產生 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>b>c>d B.b>c>d>a
C.d>a>b>c D.a>b>d>c
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[系統融通知能]
1.加快化學反應速率
原 理 在形成的原電池中,氧化反應和還原反應分別在兩個電極上發生,溶液中的離子運動時相互干擾減小,電解質溶液中離子的運動更快,使化學反應速率加快
舉 例 在鋅與稀H2SO4反應時加入少量CuSO4溶液,CuSO4與鋅發生置換反應生成Cu,從而形成微小Cu-Zn原電池,加快產生H2的速率
2.比較金屬的活動性強弱
原理:一般來說,負極金屬的活動性強于正極金屬。根據現象判斷出原電池的正、負極,金屬的活動性:負極強于正極。
3.設計原電池
(1)理論上,自發的氧化還原反應可以設計成原電池。構成原電池的基本條件也是設計原電池的基本依據。
(2)設計原電池的思路示例
以2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2為例
[題點多維訓練]
1.等質量的兩份鋅粉a、b,分別加入過量的稀H2SO4 溶液中,同時向a中滴入少量的CuSO4溶液,下列表示產生H2的體積(V)與時間(t)的關系圖像中正確的是 (　　)
2.①②③④四種金屬片兩兩相連浸入稀硫酸中都可構成原電池。①②相連時,外電路電流從②流向①;①③相連時,③為正極;②④相連時,②上有氣泡逸出;③④相連時,③的質量減少。據此判斷這四種金屬活動性由大到小的順序是 (　　)
A.①③②④ B.①③④②
C.③④②① D.③①②④
3.設計原電池Zn+2Fe3+Zn2++2Fe2+,畫出能形成穩定電流的原電池形式的裝置圖(標出電極材料、電解質溶液)。
負極:　　　　,電極反應: 　;
正極:　　　　,電極反應: 　。
新知探究(三)——原電池電極反應式的書寫
導學設計　
由于金屬鋰的化學性質非常活潑,使得金屬鋰在加工、保存、使用等環節要求很高,所以鋰電池長期沒有得到廣泛應用,隨著電子技術的發展,在科學家的努力下鋰離子電池進入了大規模的實用階段。某種鋰電池的總反應方程式為Li+MnO2 LiMnO2。
1.你能依據總反應方程式書寫該電池的正極、負極電極反應式嗎
2.有人用原電池原理除去銀器皿表面的黑色硫化銀,其處理方法:將一定濃度的食鹽溶液放入一鋁制容器中,再將變黑的銀器皿浸入溶液中,放置一段時間后,有臭雞蛋氣味的氣體放出,銀器皿表面的黑色會褪去而銀不會損失。你能否依據信息材料書寫其電池總反應式、電極反應式
[系統融通知能]
1.一般電極反應式的書寫方法
定電極, 標得失 按照負極發生氧化反應,正極發生還原反應,判斷出電極反應產物,找出得失電子的數量
看環境, 配守恒 電極產物在電解質溶液中應能穩定存在,如堿性介質中生成的H+應讓其結合OH-生成水。電極反應式要依據電荷守恒和質量守恒、得失電子守恒等加以配平
兩式加, 驗總式 兩電極反應式相加,與總反應方程式對照驗證
2.已知總反應式,書寫電極反應式
(1)分析化合價,確定正極、負極的反應物與反應產物。
(2)在電極反應式的左邊寫出得失電子數,使得失電子守恒。
(3)根據元素守恒配平電極反應式。
(4)復雜電極反應式=總反應式-簡單的電極反應式。
[題點多維訓練]
題點(一)　基礎原電池
1.(1)Mg(A)-Al(B)-鹽酸(C)
負極: 　;
正極: 　;
總反應: 　。
(2)Mg(A)-Al(B)-NaOH溶液(C)
負極:Al-3e-+4OH-[Al(OH)4]-;
正極: 　;
總反應:2Al+2OH-+6H2O2[Al(OH)4]-+3H2↑。
(3)鐵(A)-銅(B)-FeCl3溶液(C)
負極: 　;
正極: 　;
總反應: 　。
(4)鐵(A)-銅(B)-稀硝酸(C)
負極: 　;
正極:N+4H++3e-NO↑+2H2O;
總反應:Fe+N+4H+Fe3++NO↑+2H2O。
題點(二)　帶鹽橋的原電池
2.某興趣小組為了提高電池的效率設計了如圖所示的原電池。請回答下列問題。
(1)若X是AlCl3溶液,Y是稀硫酸,寫出電極名稱及電極反應:
Al片(　　　) 　;
Cu片(　　　) 　。
(2)若X是濃硝酸,Y是NaCl溶液,寫出電極名稱及電極反應:
Al片(　　　) 　;
Cu片(　　　) 　。
第1課時　原電池的工作原理
新知探究(一)
1.(4)氧化還原　2.逐漸溶解　有紅色物質生成　偏轉　Zn2+　Cu　Zn+Cu2+Zn2++Cu
[應用化學]
提示:(1)氫氣。
(2)從Y極沿導線流向X極。
(3)理論上來講,比銅活潑且常溫下不與水反應的金屬均可,如鋅、鐵等。
[題點多維訓練]
1.選C　沒有用導線連接形成閉合回路,所以不能構成原電池,故A錯誤;兩電極材料相同,所以不能構成原電池,故B錯誤;有兩個活潑性不同的電極,且兩電極插入電解質溶液中,兩電極間構成閉合回路,能自發地進行氧化還原反應,所以該裝置能構成原電池,故C正確;乙醇是非電解質,且電極和乙醇不能自發地進行氧化還原反應,所以不能構成原電池,故D錯誤。
2.選A　鐵比石墨活潑,Fe作負極,石墨作正極,電池反應為Fe+Cu2+Fe2++Cu,故A正確;鋁比石墨活潑,Al作負極,石墨作正極,電池反應為2Al+3Cu2+2Al3++3Cu,故B錯誤;鐵比銅活潑,Fe作負極,Cu作正極,故C錯誤;鐵比銅活潑,但鐵與硫酸亞鐵不反應,不能形成原電池,故D錯誤。
3.選C　Fe比Cu活潑,Fe作負極,故A錯誤;Fe比Cu活潑,Fe作負極,電子從Fe流向Cu,故B錯誤;若X為Fe,Y為碳棒,電解質溶液為硫酸銅,則正極碳棒上析出Cu,故C正確;Zn比Cu活潑,Zn作負極發生氧化反應,故D錯誤。
4.選B　裝置1和2均形成原電池,Zn比Cu活潑,Zn作負極,Cu作正極,電子都是由Zn電極通過導線移向Cu電極,故A正確;裝置2中電子由Zn電極通過導線移向Cu電極,鹽橋和溶液中無電子通過,故B錯誤;Cu作正極,電極反應式為2H++2e-H2↑,有氣體生成,故C正確;裝置1 Zn與稀硫酸接觸反應,Zn片也有氣體產生,原電池的工作效率低,故D正確。
新知探究(二)
[典例]　選C　由第一個裝置a極溶解,可知a極是負極,金屬活動性:a>b;對于第二個裝置,依據還原性規律知,金屬活動性:b>c;第三個裝置的金屬活動性:d>c;由第四個裝置電流從a→d,則電子從d→a,故金屬活動性:d>a。總之,金屬活動性順序是d>a>b>c。
[題點多維訓練]
1.選D　a中Zn與CuSO4溶液反應置換出Cu,Zn的量減少,產生H2的量減少,但Zn、Cu和稀H2SO4溶液形成原電池,反應速率加快,D項圖示符合要求。
2.選B　電流方向與電子流向相反,①②相連時,電流由②流向①,則金屬性:①>②;①③相連時,③為正極,則金屬性:①>③;②④相連時,②上有氣泡,則金屬性:④>②;③④相連時,③的質量減少,則金屬性:③>④;綜上分析,可得金屬活動性順序為①>③>④>②。
3.解析:分析元素化合價的變化可知,Zn為負極,比Zn活潑性差的金屬或非金屬(石墨等)為正極,選擇與電極材料有相同離子的溶液作電解質溶液。
答案:　
Zn　Zn-2e-Zn2+　Pt或C　Fe3++e-Fe2+
新知探究(三)
[導學設計]
1.提示:負極反應式為Li-e-Li+,正極反應式為MnO2+ e-+Li+LiMnO2。
2.提示:“黑色褪去而銀不會損失”,必然發生變化:Ag2SAg,顯然這是原電池的正極反應:3Ag2S+6e-6Ag+3S2-,負極反應應為活潑金屬發生氧化反應:Al-3e-Al3+,正極生成的S2-和負極生成的Al3+在溶液中都能水解且相互促進:2Al3++3S2-+6H2O2Al(OH)3↓+3H2S↑,有臭雞蛋氣味的硫化氫氣體產生。原電池的總反應為上述三個反應式的加合:3Ag2S+2Al+6H2O6Ag+2Al(OH)3+3H2S↑。
[題點多維訓練]
1.(1)Mg-2e-Mg2+　2H++2e-H2↑　Mg+2H+Mg2++H2↑　(2)2H2O+2e-H2↑+2OH-
(3)Fe-2e-Fe2+　Fe3++e-Fe2+　Fe+2Fe3+3Fe2+　(4)Fe-3e-Fe3+
2.解析:(1)若X是AlCl3溶液,Y是稀硫酸,實際上是由Al、稀硫酸、Cu組成的原電池,Al比Cu活潑,所以Al作負極,Al失電子被氧化為Al3+,Cu作正極,溶液中的H+得電子被還原為H2。(2)若X是濃硝酸,Y是NaCl溶液,實際上是由Al、濃硝酸、Cu組成的原電池,常溫下Al遇濃硝酸鈍化,故Al作正極,Cu作負極,Cu失電子被氧化為Cu2+。
答案:(1)負極　Al-3e-Al3+　正極　2H++2e-H2↑
(2)正極　N+2H++e-NO2↑+H2O　負極　
Cu-2e-Cu2+
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第一節　原電池
學習目標 重點難點
1.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極，會書寫其電極反應式。 2.通過對常見化學電源的分析，建立對原電池過程系統認識的思維模型。 重點 1.原電池的工作原理。
2.電極反應的分析與表征。
難點 原電池思維模型的構建
第1課時　原電池的工作原理
新知探究(一) 原電池的工作原理
新知探究(二) 原電池工作原理的
應用
課時跟蹤檢測
目錄
新知探究(三) 原電池電極反應式
的書寫
新知探究(一) 原電池的工作原理
1.原電池的構成條件
(1)具有兩個活潑性不同的電極。
(2)合適的電解質溶液。
(3)形成閉合回路(兩電極用導線相連或互相接觸并插入電解質溶液中)。
(4)能自發地發生 反應。
氧化還原
2.實驗探究原電池工作原理(以鋅銅原電池為例)
裝置 示意圖
注:鹽橋中裝有含KCl飽和溶液的瓊脂
現象 鋅片 ，銅片上 ，電流表指針發生_____
微觀探析 在硫酸鋅溶液中，負極一端的Zn失去電子變成 進入溶液；
在硫酸銅溶液中，正極一端的Cu2+獲得電子變成 沉積在銅片上
逐漸溶解
有紅色物質生成
偏轉
Zn2+
Cu
電子或離子 移動方向 電子:負極流向正極
鹽橋:Cl-移向ZnSO4溶液，K+移向CuSO4溶液
電極反應式 負極:Zn-2e-==Zn2+(氧化反應)
正極:Cu2++2e-==Cu(還原反應)
總反應:____________________
續表
[微點撥]　原電池中鹽橋的作用
形成閉合回路；平衡兩側的電荷，使溶液呈電中性；將兩個半電池完全隔開，使副反應減至最低程度，可以獲得單純的電極反應，有利于最大限度地將化學能轉化為電能。
Zn+Cu2+==Zn2++Cu
3.原電池中電子、離子的移動
(1)電子移動方向:從負極流出沿導線流入正極，電子不能通過電解質溶液。
(2)若有鹽橋，鹽橋中的陰離子移向負極區，陽離子移向正極區。
(3)若有交換膜，離子可選擇性通過交換膜，如陽離子交換膜，陽離子可通過交換膜移向正極。
4.判斷原電池正、負極的5種方法
[微點撥]　原電池正負極判斷的特殊情況
電極的正負除與金屬的活動性有關外，還與電解質溶液有關。活潑金屬一般作負極，但不是活潑金屬一定作負極，如Mg Al H2SO4溶液構成的原電池中，Mg為負極，而在Mg Al NaOH溶液構成的原電池中，Al為負極，因為Al可與NaOH溶液反應，而Mg不與NaOH溶液反應。
應用化學
水果電池是利用水果中的酸性物質和金屬片發生反應產生電能的一種電池。
(1)電池在工作中發現Y極上有氣泡產生，
推測該氣體是什么
(2)該水果電池在工作中電流方向如何
(3)若Y是銅片，則X可能是什么金屬 列舉兩例。
提示:(1)氫氣。
(2)從Y極沿導線流向X極。
(3)理論上來講，比銅活潑且常溫下不與水反應的金屬均可，如鋅、鐵等。
[題點多維訓練]
√
1.如圖裝置能構成原電池的是 (　　)
A.只有甲 B.只有乙 C.只有丙 D.除乙外均可以
解析:沒有用導線連接形成閉合回路，所以不能構成原電池，故A錯誤；兩電極材料相同，所以不能構成原電池，故B錯誤；有兩個活潑性不同的電極，且兩電極插入電解質溶液中，兩電極間構成閉合回路，能自發地進行氧化還原反應，所以該裝置能構成原電池，故C正確；乙醇是非電解質，且電極和乙醇不能自發地進行氧化還原反應，所以不能構成原電池，故D錯誤。
√
2.(2025·烏魯木齊高二期末)某同學根據化學反應Fe+Cu2+==Fe2++Cu，并利用實驗室材料制作原電池。下列關于該原電池組成的說法正確的是 (　　)
選項 A B C D
正極 石墨棒 石墨棒 鐵棒 銅棒
負極 鐵棒 鋁棒 銅棒 鐵棒
電解質溶液 CuCl2溶液 CuCl2溶液 FeSO4溶液 FeSO4溶液
解析:鐵比石墨活潑，Fe作負極，石墨作正極，電池反應為Fe+Cu2+==Fe2++Cu，故A正確；鋁比石墨活潑，Al作負極，石墨作正極，電池反應為2Al+3Cu2+==2Al3++3Cu，故B錯誤；鐵比銅活潑，Fe作負極，Cu作正極，故C錯誤；鐵比銅活潑，但鐵與硫酸亞鐵不反應，不能形成原電池，故D錯誤。
3.(2025·福建三校聯考)某小組為研究原電池原理，設計如圖裝置，
下列敘述正確的是(　　)
A.若X為Fe，Y為Cu，鐵為正極
B.若X為Fe，Y為Cu，電子由銅片流向鐵片
C.若X為Fe，Y為碳棒，碳棒上有紅色固體析出
D.若X為Cu，Y為Zn，鋅片發生還原反應
解析:Fe比Cu活潑，Fe作負極，故A錯誤；Fe比Cu活潑，Fe作負極，電子從Fe流向Cu，故B錯誤；若X為Fe，Y為碳棒，電解質溶液為硫酸銅，則正極碳棒上析出Cu，故C正確；Zn比Cu活潑，Zn作負極發生氧化反應，故D錯誤。
√
4.下列有關裝置1和裝置2說法不正確的是 (　　)
A.電子都是由Zn電極通過導線移向Cu電極
B.裝置2中鹽橋中的電子向ZnSO4溶液移動
C.正極Cu片都發生:2H++2e-==H2↑，有氣體產生
D.裝置1中Zn片也有氣體產生，原電池的工作效率低
解析:裝置1和2均形成原電池，Zn比Cu活潑，Zn作負極，Cu作正極，電子都是由Zn電極通過導線移向Cu電極，故A正確；裝置2中電子由Zn電極通過導線移向Cu電極，鹽橋和溶液中無電子通過，故B錯誤；Cu作正極，電極反應式為2H++2e-==H2↑，有氣體生成，故C正確；裝置1 Zn與稀硫酸接觸反應，Zn片也有氣體產生，原電池的工作效率低，故D正確。
√
|思維建模|原電池工作原理示意圖
新知探究(二) 原電池工作原理
的應用
典例導學
[典例]　有a、b、c、d四個金屬電極，有關的實驗裝置及部分實驗現象如下:
實驗 裝置
部分 現象 a極質量減小；b極質量增加 b極有氣體產生；c極無變化 d極溶解，c極有氣體產生 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>b>c>d B.b>c>d>a
C.d>a>b>c D.a>b>d>c
√
[解析]　由第一個裝置a極溶解，可知a極是負極，金屬活動性:a>b；對于第二個裝置，依據還原性規律知，金屬活動性:b>c；第三個裝置的金屬活動性:d>c；由第四個裝置電流從a→d，則電子從d→a，故金屬活動性:d>a。總之，金屬活動性順序是d>a>b>c。
1.加快化學反應速率
[系統融通知能]
原理 在形成的原電池中，氧化反應和還原反應分別在兩個電極上發生，
溶液中的離子運動時相互干擾減小，電解質溶液中離子的運動更快，使化學反應速率加快
舉例 在鋅與稀H2SO4反應時加入少量CuSO4溶液，CuSO4與鋅發生置換反應生成Cu，從而形成微小Cu-Zn原電池，加快產生H2的速率
2.比較金屬的活動性強弱
原理:一般來說，負極金屬的活動性強于正極金屬。根據現象判斷出原電池的正、負極，金屬的活動性:負極強于正極。
3.設計原電池
(1)理論上，自發的氧化還原反應可以設計成原電池。構成原電池的基本條件也是設計原電池的基本依據。
(2)設計原電池的思路示例
以2FeCl3+Cu==2FeCl2+CuCl2為例
[題點多維訓練]
√
1.等質量的兩份鋅粉a、b，分別加入過量的稀H2SO4 溶液中，同時向a中滴入少量的CuSO4溶液，下列表示產生H2的體積(V)與時間(t)的關系圖像中正確的是 (　　)
解析:a中Zn與CuSO4溶液反應置換出Cu，Zn的量減少，產生H2的量減少，但Zn、Cu和稀H2SO4溶液形成原電池，反應速率加快，D項圖示符合要求。
√
2.①②③④四種金屬片兩兩相連浸入稀硫酸中都可構成原電池。①②相連時，外電路電流從②流向①；①③相連時，③為正極；②④相連時，②上有氣泡逸出；③④相連時，③的質量減少。據此判斷這四種金屬活動性由大到小的順序是 (　　)
A.①③②④ B.①③④②
C.③④②① D.③①②④
解析:電流方向與電子流向相反，①②相連時，電流由②流向①，則金屬性:①>②；①③相連時，③為正極，則金屬性:①>③；②④相連時，②上有氣泡，則金屬性:④>②；③④相連時，③的質量減少，則金屬性:③>④；綜上分析，可得金屬活動性順序為①>③>④>②。
3.設計原電池Zn+2Fe3+==Zn2++2Fe2+，畫出能形成穩定電流的原電池形式的裝置圖(標出電極材料、電解質溶液)。
負極:　　　，電極反應:　 ；
正極:　　　　，電極反應:　 。
解析:分析元素化合價的變化可知，Zn為負極，比Zn活潑性差的金屬或非金屬(石墨等)為正極，選擇與電極材料有相同離子的溶液作電解質溶液。
Zn
Zn-2e-==Zn2+
Pt或C
Fe3++e-==Fe2+
新知探究(三) 原電池電極反應式
的書寫
導學設計
由于金屬鋰的化學性質非常活潑，使得金屬鋰在加工、保存、使用等環節要求很高，所以鋰電池長期沒有得到廣泛應用，隨著電子技術的發展，在科學家的努力下鋰離子電池進入了大規模的實用階段。某種鋰電池的總反應方程式為Li+MnO2== LiMnO2。
1.你能依據總反應方程式書寫該電池的正極、負極電極反應式嗎
提示:負極反應式為Li-e-==Li+，正極反應式為MnO2+ e-+Li+==LiMnO2。
2.有人用原電池原理除去銀器皿表面的黑色硫化銀，其處理方法:將一定濃度的食鹽溶液放入一鋁制容器中，再將變黑的銀器皿浸入溶液中，放置一段時間后，有臭雞蛋氣味的氣體放出，銀器皿表面的黑色會褪去而銀不會損失。你能否依據信息材料書寫其電池總反應式、電極反應式
提示:“黑色褪去而銀不會損失”，必然發生變化:Ag2S →Ag，顯然這是原電池的正極反應:3Ag2S+6e-==6Ag+3S2-，負極反應應為活潑金屬發生氧化反應:Al-3e-==Al3+，正極生成的S2-和負極生成的Al3+在溶液中都能水解且相互促進:
2Al3++3S2-+6H2O==2Al(OH)3↓+3H2S↑，有臭雞蛋氣味的硫化氫氣體產生。原電池的總反應為上述三個反應式的加合:3Ag2S+2Al+6H2O==6Ag+2Al(OH)3+3H2S↑。
1.一般電極反應式的書寫方法
[系統融通知能]
定電極， 標得失 按照負極發生氧化反應，正極發生還原反應，判斷出電極反應產物，找出得失電子的數量
看環境， 配守恒 電極產物在電解質溶液中應能穩定存在，如堿性介質中生成的H+應讓其結合OH-生成水。電極反應式要依據電荷守恒和質量守恒、得失電子守恒等加以配平
兩式加， 驗總式 兩電極反應式相加，與總反應方程式對照驗證
2.已知總反應式，書寫電極反應式
(1)分析化合價，確定正極、負極的反應物與反應產物。
(2)在電極反應式的左邊寫出得失電子數，使得失電子守恒。
(3)根據元素守恒配平電極反應式。
(4)復雜電極反應式=總反應式-簡單的電極反應式。
題點(一)　基礎原電池
1.(1)Mg(A)-Al(B)-鹽酸(C)
負極: ；
正極: ；
總反應: 。
(2)Mg(A)-Al(B)-NaOH溶液(C)
負極:Al-3e-+4OH-==[Al(OH)4]-；
正極: ；
總反應:2Al+2OH-+6H2O==2[Al(OH)4]-+3H2↑。
[題點多維訓練]
Mg-2e-==Mg2+
2H++2e-==H2↑
Mg+2H+==Mg2++H2↑
2H2O+2e-==H2↑+2OH-
(3)鐵(A)-銅(B)-FeCl3溶液(C)
負極: ；
正極: ；
總反應: 。
(4)鐵(A)-銅(B)-稀硝酸(C)
負極: ；
正極:N+4H++3e-==NO↑+2H2O；
總反應:Fe+N+4H+==Fe3++NO↑+2H2O。
Fe-2e-==Fe2+
Fe3++e-==Fe2+
Fe+2Fe3+==3Fe2+
Fe-3e-==Fe3+
題點(二)　帶鹽橋的原電池
2.某興趣小組為了提高電池的效率設計了如圖所示的原電池。
請回答下列問題。
(1)若X是AlCl3溶液，Y是稀硫酸，寫出電極名稱及電極反應:
Al片(　　　)　 ；
Cu片(　　 ) 。
解析:若X是AlCl3溶液，Y是稀硫酸，實際上是由Al、稀硫酸、Cu組成的原電池，Al比Cu活潑，所以Al作負極，Al失電子被氧化為Al3+，Cu作正極，溶液中的H+得電子被還原為H2。
負極
Al-3e-==Al3+
正極
2H++2e-==H2↑　
題點(二)　帶鹽橋的原電池
2.某興趣小組為了提高電池的效率設計了如圖所示的原電池。
(2)若X是濃硝酸，Y是NaCl溶液，寫出電極名稱及電極反應:
Al片(　　　) ；
Cu片(　　　)　 。
解析:若X是濃硝酸，Y是NaCl溶液，實際上是由Al、濃硝酸、Cu組成的原電池，常溫下Al遇濃硝酸鈍化，故Al作正極，Cu作負極，Cu失電子被氧化為Cu2+。
正極
N+2H++e-==NO2↑+H2O
負極
Cu-2e-==Cu2+
課時跟蹤檢測
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√
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一、選擇題
1.下列關于原電池的敘述中，錯誤的是(　　)
A.原電池能將化學能轉變為電能
B.原電池的負極得電子，發生還原反應
C.原電池工作時，其負極不斷產生電子并經外電路流向正極
D.原電池的構成條件之一是形成閉合回路
15
14
解析:原電池是將化學能轉變為電能的裝置，故A正確；原電池的負極發生失電子的氧化反應，故B錯誤；原電池在工作時，負極不斷產生電子并經外電路流向正極，故C正確；要形成原電池，必須形成閉合回路，電路中才能產生電流，才能對外提供電能，故D正確。
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2.西紅柿中含有礦物鹽、有機酸等，某同學利用如圖所示裝置探究原電池原理。下列說法正確的是 (　　)
A.Zn電極是該電池的正極
B.Cu電極表面產生的氣體是H2
C.電子經導線由Cu電極流入Zn電極
D.該裝置可將電能轉化為化學能
15
14
解析:Zn比Cu活潑，Zn作負極，故A錯誤；Cu作正極，H+在正極得到電子生成H2，故B正確；Zn作負極，Cu作正極，電子經導線由Zn電極流向Cu電極，故C錯誤；該裝置是原電池，可將化學能轉化為電能，故D錯誤。
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3.如圖為鋅銅原電池，鹽橋中裝有含KCl飽和溶液的瓊脂，下列說法錯誤的是 (　　)
A.銅片作正極
B.鹽橋中K+移向CuSO4溶液
C.鋅片不斷溶解
D.電子從銅片經外電路流向鋅片
15
14
解析:由金屬活動性順序可知，Zn片作負極，銅片作正極，故A正確；鹽橋中的Cl-會移向ZnSO4溶液，鹽橋中的K+移向CuSO4溶液，故B正確；鋅片失去電子發生氧化反應，不斷溶解，故C正確；鋅作負極，銅作正極，電子從鋅片經外電路流向銅片，故D錯誤。
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4.(2025·武漢高二期末)圖1是銅鋅原電池示意圖。圖2中，x軸表示實驗時流入正極的電子的物質的量，y軸表示 (　　)
A.銅棒的質量 B.c(Zn2+)
C.c(H+) D.c(S)
15
14
解析:隨著電子的流入，銅電極即正極質量不變，故A錯誤；隨反應進行，負極金屬鋅溶解，溶液中鋅離子濃度逐漸增大，故B正確；隨著反應進行，氫離子在正極放電，溶液中的氫離子濃度逐漸減小，故C錯誤；反應和硫酸根離子無關，故其濃度不變，故D錯誤。
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5.某電池總反應為Fe+2Fe3+==3Fe2+，下列與此電池總反應不符的原電池是 (　 )
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.銀片、鐵片、Fe(NO3)3溶液組成的原電池
15
14
解析:由總反應可知，負極應為鐵，被氧化，電解質溶液應為含有Fe3+的溶液，題中A、B、D鐵都為負極，但C中鐵片、鋅片、Fe2(SO4)3溶液組成的原電池中鋅片為負極，鐵片為正極，原電池反應為Zn+2Fe3+==2Fe2++Zn2+。
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6.如圖是學生搭建的兩套裝置圖，下列說法正確的是 (　　)
A.兩套裝置都可將化學能轉化為電能
B.電池工作時，鋅作正極，電極反應式為Zn-2e-==Zn2+
C.電池工作時，電子由鋅片流出經過外電路流向銅
D.電池工作時，H+移向鋅片
15
14
解析:左側裝置沒有形成閉合回路，無法形成原電池，不能將化學能轉化為電能，故A錯誤；右側裝置能形成原電池，Zn比Cu活潑，Zn作負極，電極反應式為Zn-2e-==Zn2+，故B錯誤；電池工作時，電子由鋅片(負極)流出經外電路流向銅(正極)，故C正確；電池工作時，H+移向銅(正極)，故D錯誤。
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7.由A、B、C、D四種金屬按表中裝置進行實驗，下列敘述中正確的是 (　　)
A.裝置甲中的B金屬是原電池的負極 B.裝置乙中電流的流向為B→C
C.裝置丙中溶液里的S移向A D.四種金屬的活潑性順序是D>A>B>C
15
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實驗 裝置 甲 乙 丙
現象 A不斷溶解 C的質量增加 A上有氣體產生
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解析:裝置甲中，A金屬不斷溶解，所以A極為負極，發生氧化反應，A錯誤；裝置乙中，活潑金屬與硫酸銅發生置換反應，置換出銅單質，吸附在正極上，C的質量增加，故C電極為正極，電流的流向為C→B，B錯誤；丙裝置中，氫離子得電子，發生還原反應，所以產生氫氣的一極為正極，A為正極，溶液中陰離子移向負極，C錯誤；在甲裝置中，A電極為負極，B電極為正極，A的活動性強于B，在乙裝置中，C電極為正極，B電極為負極，所以B的金屬活動性強于C，在丙裝置中，A電極為正極，D電極為負極，所以D的金屬活動性強于A，故得出四者的金屬活潑性順序為D>A>B>C，D正確。
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8.根據圖可判斷出下列離子方程式中錯誤的是 (　　)
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)
15
14
解析:結合原電池裝置中的正極和負極，可判斷金屬活動性:Cd>Co>Ag。由于Cd金屬性強于Ag，則A項反應不可能發生；根據金屬活動性，可知B、C、D三個離子反應均能發生。
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9.(2025·瀘州高二檢測)根據原電池原理，下列有關說法正確的是(　　)
A.若X為Fe，Y為Cu，Z為酒精，則該裝置能夠實現化學能到電能的轉化
B.若X為Mg，Y為Al，Z為KOH溶液，負極發生的電極反應式為
Mg-2e-+2OH-==Mg(OH)2
C.若X為Zn，Y為Cu，Z為硫酸銅，每轉移0.2 mol電子，正極質量增加12.8 g
D.若X為Zn，Y為Cu，Z為稀硫酸，則S向Zn電極附近移動
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解析:酒精屬于非電解質，它們不能構成原電池，不能實現化學能轉化為電能，故A錯誤；Mg雖然比Al活潑，但Mg不與NaOH溶液反應，鋁能與NaOH溶液反應，因此鋁為負極，Mg為正極，負極反應式:Al-3e-+4OH-==[Al(OH)4]-，故B錯誤；鋅比銅活潑，銅為正極，鋅為負極，正極反應式:Cu2++2e-==Cu，即每轉移0.2 mol電子，可生成0.1 mol Cu，對應質量為6.4 g，故C錯誤；銅為正極，鋅為負極，原電池中陰離子向負極移動，即S向Zn電極附近移動，故D正確。
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10.如圖將鋅片和銅片用導線連接插入一定濃度的硫酸銅溶液中，
組成一個原電池模型，觀察到電流表指針偏轉，且鋅片和銅片表面均
有紅色物質析出，待實驗結束時，測得鋅片質量減少了4.58 g，銅片質
量增加了4.48 g，則該原電池工作效率η的值為(用參加原電池反應的鋅占鋅反應總量的百分率表示) (　　)
A.40% B.60% C.70% D.75%
15
14
解析:銅片表面生成Cu的物質的量為 mol=0.07 mol，參加原電池反應的鋅的物質的量為0.07 mol，則參加原電池反應的鋅減小質量為0.07 mol×65 g·mol-1
=4.55 g，同時在Zn表面發生反應Zn+Cu2+==Zn2++Cu，電極質量變化量為4.58 g-4.55 g=0.03 g，參加反應的Zn的質量為×65=1.95 g，則該原電池工作效率η的值為×100%=70%。
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11.(2025·杭州高二月考)實驗a:將銅片、鋅片和稀硫酸組成單液原電池，銅片、鋅片表面均產生氣泡。實驗b:將鋅片在稀HgCl2溶液中浸泡幾分鐘，鋅片表面形成鋅汞合金，再與銅片、稀硫酸組成單液原電池，只有銅片表面產生氣泡。下列有關說法不正確的是 (　　)
A.實驗a中鋅片表面產生氣泡對應的能量轉化形式是化學能轉化為電能
B.實驗b中銅片表面產生氣泡對應的能量轉化形式是化學能轉化為電能
C.實驗a、b中原電池總反應的離子方程式:Zn+2H+==Zn2++H2↑
D.鋅片經HgCl2溶液處理后，有利于更多的化學能轉化為電能
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解析:　實驗a中鋅片表面產生氣泡是因為鋅片和稀硫酸發生氧化還原反應生成氫氣，對應的能量轉換形式是化學能轉化為熱能，A錯誤；實驗b中銅片表面產生氣泡是因為形成原電池，對應的能量轉化形式是化學能轉化為電能，B正確；實驗a、b中形成原電池，鋅片作負極，電極反應為Zn-2e-==Zn2+，銅片作正極，電極反應為2H++2e-==H2↑，總反應為Zn+2H+==Zn2++H2↑，C正確；將鋅片在稀HgCl2溶液中浸泡幾分鐘，鋅片表面形成鋅汞合金，阻止鋅與稀硫酸直接反應，從而有利于更多的化學能轉化為電能，D正確。
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12.(2023·廣東卷)負載有Pt和Ag的活性炭，可選擇性去除Cl-實現廢酸的純化，其工作原理如圖。下列說法正確的是 (　　)
A.Ag作原電池正極
B.電子由Ag經活性炭流向Pt
C.Pt表面發生的電極反應:O2+2H2O+4e-==4OH-
D.每消耗標準狀況下11.2 L的O2，最多去除1 mol Cl-
15
14
解析:O2在Pt極得電子發生還原反應，Pt為正極，Ag電極失去電子發生氧化反應生成Ag+，再與Cl-結合，Ag為負極。由分析可知，Ag為負極，A錯誤；電子由負極Ag經活性炭流向正極Pt，B正確；溶液為酸性，故Pt表面發生的電極反應為O2+4H++4e-==2H2O，C錯誤；每消耗標準狀況下11.2 L的O2，轉移電子2 mol，故最多去除2 mol Cl-，D錯誤。
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13.杠桿AB兩端通過導線分別掛有體積相同、質量相等的空心銅球和空心鐵球，調節杠桿并使其在水中保持平衡(如圖)，小心地向燒杯中央滴入濃CuSO4溶液，并反應一段時間。下列判斷正確的是(不考慮實驗過程中導線的反應及兩球浮力的變化) (　　)
15
14
選項 杠桿材料 杠桿偏向
A 絕緣體 A端高B端低
B 絕緣體 兩邊一樣高
C 導體 A端高B端低
D 導體 A端低B端高
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解析:杠桿材料為絕緣體時，Fe與硫酸銅反應生成硫酸亞鐵和銅，銅球質量不變，鐵球質量增加，A端低B端高，故A、B錯誤；杠桿材料為導體時，形成原電池，Fe比Cu活潑，Fe作負極，電極反應式為Fe-2e-==Fe2+，鐵球質量減輕，Cu作正極，電極反應式為Cu2++2e-==Cu，銅球質量增加，A端高B端低，故C正確，D錯誤。
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14.某化學興趣小組為了探索鋁電極在原電池中的作用，設計并進行了以下一系列實驗，實驗結果記錄如下:
以下說法正確的是 (　　)
A.實驗1、2中Al電極的作用相同
B.實驗3中正極反應式為Al-3e-==Al3+
C.實驗4中Al電極為正極，反應過程中表面冒氣泡
D.由以上實驗可知，在原電池中相對活潑的金屬作正極還是負極受到多種因素影響
14
15
實驗編號 電極材料 電解質溶液 電流表指針偏轉方向
1 Mg、Al 稀鹽酸 偏向Al
2 Al、Cu 稀鹽酸 偏向Cu
3 Al、石墨 稀鹽酸 偏向石墨
4 Mg、Al NaOH溶液 偏向Mg
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解析:實驗1中，氧化還原反應發生在金屬鎂和稀鹽酸之間，失電子的是金屬鎂，為負極，實驗2中，氧化還原反應發生在金屬鋁和稀鹽酸之間，失電子的是金屬鋁，為負極，所以實驗1、2中Al所作的電極不相同，故A錯誤。Al、石墨、稀鹽酸構成的原電池中，較活潑的金屬鋁作負極，電極反應為Al-3e-==Al3+；石墨為正極，電極反應為2H++2e-==H2↑，故B錯誤。實驗4中，金屬鋁和氫氧化鈉可以發生自發的氧化還原反應，失電子的是金屬鋁，為原電池的負極，電極反應式為Al-3e-+4OH-==[Al(OH)4]-，故C錯誤。根據表中實驗結果可知，在原電池中相對活潑的金屬作正極還是負極，與兩個電極的相對活潑性有關，也與電解質溶液有關，故D正確。
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二、非選擇題
15.(8分)能源是現代社會發展的三大支柱之一，化學在提高能源的利用率和開發新能源中起到了重要的作用。電能是現代社會中應用最廣泛的二次能源。
(1)下列裝置中能夠實現化學能轉化為電能的是　　　(填字母)。
14
15
解析:原電池的構成條件:①有兩個活潑性不同的電極，②將電極插入電解質溶液中，③兩電極間構成閉合回路，④能自發地進行氧化還原反應，C裝置符合構成原電池的條件。
C
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二、非選擇題
15.(8分)能源是現代社會發展的三大支柱之一，化學在提高能源的利用率和開發新能源中起到了重要的作用。電能是現代社會中應用最廣泛的二次能源。
(2)寫出所選裝置正極反應的電極反應式: 　　　　　　　　。
14
15
解析:C裝置中Ag作正極，正極上氫離子得電子生成氫氣，其電極反應式為2H++2e-==H2↑。
2H++2e-==H2↑
(3)所選裝置中溶液里的陰離子移向　　　(填電極的化學式)極。
解析:陰離子移向負極鋅。
Zn
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2
4
5
6
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9
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13
3
二、非選擇題
15.(8分)能源是現代社會發展的三大支柱之一，化學在提高能源的利用率和開發新能源中起到了重要的作用。電能是現代社會中應用最廣泛的二次能源。
(4)若所選裝置中轉移了0.2 mol電子，則理論上溶液增加的質量是　　　。
14
15
解析:裝置中轉移了0.2 mol電子，根據總反應式:2H++Zn==Zn2++H2↑，則理論上溶液質量增重0.1×65 g-0.1×2 g=6.3 g。
6.3 g課時跟蹤檢測(二十九)　原電池的工作原理
一、選擇題
1.下列關于原電池的敘述中,錯誤的是 (　　)
A.原電池能將化學能轉變為電能
B.原電池的負極得電子,發生還原反應
C.原電池工作時,其負極不斷產生電子并經外電路流向正極
D.原電池的構成條件之一是形成閉合回路
2.西紅柿中含有礦物鹽、有機酸等,某同學利用如圖所示裝置探究原電池原理。下列說法正確的是 (　　)
A.Zn電極是該電池的正極
B.Cu電極表面產生的氣體是H2
C.電子經導線由Cu電極流入Zn電極
D.該裝置可將電能轉化為化學能
3.如圖為鋅銅原電池,鹽橋中裝有含KCl飽和溶液的瓊脂,下列說法錯誤的是 (　　)
A.銅片作正極
B.鹽橋中K+移向CuSO4溶液
C.鋅片不斷溶解
D.電子從銅片經外電路流向鋅片
4.(2025·武漢高二期末)圖1是銅鋅原電池示意圖。圖2中,x軸表示實驗時流入正極的電子的物質的量,y軸表示 (　　)
A.銅棒的質量 B.c(Zn2+)
C.c(H+) D.c(S)
5.某電池總反應為Fe+2Fe3+3Fe2+,下列與此電池總反應不符的原電池是 (　　)
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.銀片、鐵片、Fe(NO3)3溶液組成的原電池
6.如圖是學生搭建的兩套裝置圖,下列說法正確的是 (　　)
A.兩套裝置都可將化學能轉化為電能
B.電池工作時,鋅作正極,電極反應式為Zn-2e-Zn2+
C.電池工作時,電子由鋅片流出經過外電路流向銅
D.電池工作時,H+移向鋅片
7.由A、B、C、D四種金屬按表中裝置進行實驗,下列敘述中正確的是 (　　)
實驗 裝置 甲 乙 丙
現象 A不斷溶解 C的質量增加 A上有氣體產生
A.裝置甲中的B金屬是原電池的負極
B.裝置乙中電流的流向為B→C
C.裝置丙中溶液里的S移向A
D.四種金屬的活潑性順序是D>A>B>C
8.根據圖可判斷出下列離子方程式中錯誤的是 (　　)
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)
9.(2025·瀘州高二檢測)根據原電池原理,下列有關說法正確的是 (　　)
A.若X為Fe,Y為Cu,Z為酒精,則該裝置能夠實現化學能到電能的轉化
B.若X為Mg,Y為Al,Z為KOH溶液,負極發生的電極反應式為Mg-2e-+2OH-Mg(OH)2
C.若X為Zn,Y為Cu,Z為硫酸銅,每轉移0.2 mol電子,正極質量增加12.8 g
D.若X為Zn,Y為Cu,Z為稀硫酸,則S向Zn電極附近移動
10.如圖將鋅片和銅片用導線連接插入一定濃度的硫酸銅溶液中,組成一個原電池模型,觀察到電流表指針偏轉,且鋅片和銅片表面均有紅色物質析出,待實驗結束時,測得鋅片質量減少了4.58 g,銅片質量增加了4.48 g,則該原電池工作效率η的值為(用參加原電池反應的鋅占鋅反應總量的百分率表示) (　　)
A.40% B.60% C.70% D.75%
11.(2025·杭州高二月考)實驗a:將銅片、鋅片和稀硫酸組成單液原電池,銅片、鋅片表面均產生氣泡。實驗b:將鋅片在稀HgCl2溶液中浸泡幾分鐘,鋅片表面形成鋅汞合金,再與銅片、稀硫酸組成單液原電池,只有銅片表面產生氣泡。下列有關說法不正確的是 (　　)
A.實驗a中鋅片表面產生氣泡對應的能量轉化形式是化學能轉化為電能
B.實驗b中銅片表面產生氣泡對應的能量轉化形式是化學能轉化為電能
C.實驗a、b中原電池總反應的離子方程式:Zn+2H+Zn2++H2↑
D.鋅片經HgCl2溶液處理后,有利于更多的化學能轉化為電能
12.(2023·廣東卷)負載有Pt和Ag的活性炭,可選擇性去除Cl-實現廢酸的純化,其工作原理如圖。下列說法正確的是 (　　)
A.Ag作原電池正極
B.電子由Ag經活性炭流向Pt
C.Pt表面發生的電極反應:O2+2H2O+4e-4OH-
D.每消耗標準狀況下11.2 L的O2,最多去除1 mol Cl-
13.杠桿AB兩端通過導線分別掛有體積相同、質量相等的空心銅球和空心鐵球,調節杠桿并使其在水中保持平衡(如圖),小心地向燒杯中央滴入濃CuSO4溶液,并反應一段時間。下列判斷正確的是(不考慮實驗過程中導線的反應及兩球浮力的變化) (　　)
選項 杠桿材料 杠桿偏向
A 絕緣體 A端高B端低
B 絕緣體 兩邊一樣高
C 導體 A端高B端低
D 導體 A端低B端高
14.某化學興趣小組為了探索鋁電極在原電池中的作用,設計并進行了以下一系列實驗,實驗結果記錄如下:
實驗 編號 電極 材料 電解質 溶液 電流表指針 偏轉方向
1 Mg、Al 稀鹽酸 偏向Al
2 Al、Cu 稀鹽酸 偏向Cu
3 Al、石墨 稀鹽酸 偏向石墨
4 Mg、Al NaOH溶液 偏向Mg
以下說法正確的是 (　　)
A.實驗1、2中Al電極的作用相同
B.實驗3中正極反應式為Al-3e-Al3+
C.實驗4中Al電極為正極,反應過程中表面冒氣泡
D.由以上實驗可知,在原電池中相對活潑的金屬作正極還是負極受到多種因素影響
二、非選擇題
15.(8分)能源是現代社會發展的三大支柱之一,化學在提高能源的利用率和開發新能源中起到了重要的作用。電能是現代社會中應用最廣泛的二次能源。
(1)下列裝置中能夠實現化學能轉化為電能的是　　　　(填字母)。
(2)寫出所選裝置正極反應的電極反應式: 　　　　　　　　。
(3)所選裝置中溶液里的陰離子移向　　　　(填電極的化學式)極。
(4)若所選裝置中轉移了0.2 mol電子,則理論上溶液增加的質量是　　　　。
課時跟蹤檢測(二十九)
1.選B　原電池是將化學能轉變為電能的裝置,故A正確;原電池的負極發生失電子的氧化反應,故B錯誤;原電池在工作時,負極不斷產生電子并經外電路流向正極,故C正確;要形成原電池,必須形成閉合回路,電路中才能產生電流,才能對外提供電能,故D正確。
2.選B　Zn比Cu活潑,Zn作負極,故A錯誤;Cu作正極,H+在正極得到電子生成H2,故B正確;Zn作負極,Cu作正極,電子經導線由Zn電極流向Cu電極,故C錯誤;該裝置是原電池,可將化學能轉化為電能,故D錯誤。
3.選D　由金屬活動性順序可知,Zn片作負極,銅片作正極,故A正確;鹽橋中的Cl-會移向ZnSO4溶液,鹽橋中的K+移向CuSO4溶液,故B正確;鋅片失去電子發生氧化反應,不斷溶解,故C正確;鋅作負極,銅作正極,電子從鋅片經外電路流向銅片,故D錯誤。
4.選B　隨著電子的流入,銅電極即正極質量不變,故A錯誤;隨反應進行,負極金屬鋅溶解,溶液中鋅離子濃度逐漸增大,故B正確;隨著反應進行,氫離子在正極放電,溶液中的氫離子濃度逐漸減小,故C錯誤;反應和硫酸根離子無關,故其濃度不變,故D錯誤。
5.選C　由總反應可知,負極應為鐵,被氧化,電解質溶液應為含有Fe3+的溶液,題中A、B、D鐵都為負極,但C中鐵片、鋅片、Fe2(SO4)3溶液組成的原電池中鋅片為負極,鐵片為正極,原電池反應為Zn+2Fe3+2Fe2++Zn2+。
6.選C　左側裝置沒有形成閉合回路,無法形成原電池,不能將化學能轉化為電能,故A錯誤;右側裝置能形成原電池,Zn比Cu活潑,Zn作負極,電極反應式為Zn-2e-Zn2+,故B錯誤;電池工作時,電子由鋅片(負極)流出經外電路流向銅(正極),故C正確;電池工作時,H+移向銅(正極),故D錯誤。
7.選D　裝置甲中,A金屬不斷溶解,所以A極為負極,發生氧化反應,A錯誤;裝置乙中,活潑金屬與硫酸銅發生置換反應,置換出銅單質,吸附在正極上,C的質量增加,故C電極為正極,電流的流向為C→B,B錯誤;丙裝置中,氫離子得電子,發生還原反應,所以產生氫氣的一極為正極,A為正極,溶液中陰離子移向負極,C錯誤;在甲裝置中,A電極為負極,B電極為正極,A的活動性強于B,在乙裝置中,C電極為正極,B電極為負極,所以B的金屬活動性強于C,在丙裝置中,A電極為正極,D電極為負極,所以D的金屬活動性強于A,故得出四者的金屬活潑性順序為D>A>B>C,D正確。
8.選A　結合原電池裝置中的正極和負極,可判斷金屬活動性:Cd>Co>Ag。由于Cd金屬性強于Ag,則A項反應不可能發生;根據金屬活動性,可知B、C、D三個離子反應均能發生。
9.選D　酒精屬于非電解質,它們不能構成原電池,不能實現化學能轉化為電能,故A錯誤;Mg雖然比Al活潑,但Mg不與NaOH溶液反應,鋁能與NaOH溶液反應,因此鋁為負極,Mg為正極,負極反應式:Al-3e-+4OH-[Al(OH)4]-,故B錯誤;鋅比銅活潑,銅為正極,鋅為負極,正極反應式:Cu2++2e-Cu,即每轉移0.2 mol電子,可生成0.1 mol Cu,對應質量為6.4 g,故C錯誤;銅為正極,鋅為負極,原電池中陰離子向負極移動,即S向Zn電極附近移動,故D正確。
10.選C　銅片表面生成Cu的物質的量為 mol=0.07 mol,參加原電池反應的鋅的物質的量為0.07 mol,則參加原電池反應的鋅減小質量為0.07 mol×65 g·mol-1=4.55 g,同時在Zn表面發生反應Zn+Cu2+Zn2++Cu,電極質量變化量為4.58 g-4.55 g=0.03 g,參加反應的Zn的質量為×65=1.95 g,則該原電池工作效率η的值為×100%=70%。
11.選A　實驗a中鋅片表面產生氣泡是因為鋅片和稀硫酸發生氧化還原反應生成氫氣,對應的能量轉換形式是化學能轉化為熱能,A錯誤;實驗b中銅片表面產生氣泡是因為形成原電池,對應的能量轉化形式是化學能轉化為電能,B正確;實驗a、b中形成原電池,鋅片作負極,電極反應為Zn-2e-Zn2+,銅片作正極,電極反應為2H++2e-H2↑,總反應為Zn+2H+Zn2++H2↑,C正確;將鋅片在稀HgCl2溶液中浸泡幾分鐘,鋅片表面形成鋅汞合金,阻止鋅與稀硫酸直接反應,從而有利于更多的化學能轉化為電能,D正確。
12.選B　O2在Pt極得電子發生還原反應,Pt為正極,Ag電極失去電子發生氧化反應生成Ag+,再與Cl-結合,Ag為負極。由分析可知,Ag為負極,A錯誤;電子由負極Ag經活性炭流向正極Pt,B正確;溶液為酸性,故Pt表面發生的電極反應為O2+4H++4e-2H2O,C錯誤;每消耗標準狀況下11.2 L的O2,轉移電子2 mol,故最多去除2 mol Cl-,D錯誤。
13.選C　杠桿材料為絕緣體時,Fe與硫酸銅反應生成硫酸亞鐵和銅,銅球質量不變,鐵球質量增加,A端低B端高,故A、B錯誤;杠桿材料為導體時,形成原電池,Fe比Cu活潑,Fe作負極,電極反應式為Fe-2e-Fe2+,鐵球質量減輕,Cu作正極,電極反應式為Cu2++2e-Cu,銅球質量增加,A端高B端低,故C正確,D錯誤。
14.選D　實驗1中,氧化還原反應發生在金屬鎂和稀鹽酸之間,失電子的是金屬鎂,為負極,實驗2中,氧化還原反應發生在金屬鋁和稀鹽酸之間,失電子的是金屬鋁,為負極,所以實驗1、2中Al所作的電極不相同,故A錯誤。Al、石墨、稀鹽酸構成的原電池中,較活潑的金屬鋁作負極,電極反應為Al-3e-Al3+;石墨為正極,電極反應為2H++2e-H2↑,故B錯誤。實驗4中,金屬鋁和氫氧化鈉可以發生自發的氧化還原反應,失電子的是金屬鋁,為原電池的負極,電極反應式為Al-3e-+4OH-[Al(OH)4]-,故C錯誤。根據表中實驗結果可知,在原電池中相對活潑的金屬作正極還是負極,與兩個電極的相對活潑性有關,也與電解質溶液有關,故D正確。
15.解析:(1)原電池的構成條件:①有兩個活潑性不同的電極,②將電極插入電解質溶液中,③兩電極間構成閉合回路,④能自發地進行氧化還原反應,C裝置符合構成原電池的條件。(2)C裝置中Ag作正極,正極上氫離子得電子生成氫氣,其電極反應式為2H++2e-H2↑。(3)陰離子移向負極鋅。(4)裝置中轉移了0.2 mol電子,根據總反應式:2H++ZnZn2++H2↑,則理論上溶液質量增重0.1×65 g-0.1×2 g=6.3 g。
答案:(1)C　(2)2H++2e-H2↑　(3)Zn　(4)6.3 g
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