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基础课时9　化学反应与电能
学习目标　1.通过实验探究,认识化学能可以转化为电能。从氧化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理。
2.通过对原电池的学习,体会提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。3.能列举化学能转化为电能的实例,能辨识简单原电池的构成要素。
一、原电池构成条件及工作原理
(一)知识梳理
1.火力发电——化学能间接转化为电能
(1)能量转换原理及过程
化学能热能机械能电能
(2)化学能转化为电能的关键:燃烧(　　　　反应)。
(3)能量转化特点
能量利用率低、污染严重。
2.原电池——化学能直接转化为电能
(1)实验探究
实验装置 实验现象 实验结论
锌片:逐渐　　,有　　产生 铜片:　　　 锌与稀硫酸反应生成　　,铜与稀硫酸　　　
锌片:　　　 铜片:　　　 电流表:指针发生　　　 锌　　电子,变为　　,电子经过导线流向　　,产生电流,　　在铜片上　　电子生成　　,反应过程中产生了　　
(2)原电池的工作原理(以铜锌稀硫酸原电池为例)
①图示
②原电池含义:将　　　　转化为　　　　的装置,本质是发生　　　　反应。
③原电池工作时电子、离子的移动方向
a.电子的移动方向:从　　　　极流出,经导线流向　　　　极。
b.离子的移动方向:阳离子向　　　　极移动,阴离子向　　　　极移动。
(3)原电池的构成条件
①反应:能自发进行的、放热的氧化还原反应;
②电极:具有　　　　　　的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属);
③溶液:两电极均插入　　　　溶液中;
④导线:两电极用导线相连,形成闭合回路。
(二)互动探究
某化学活动小组用一个柠檬、一排铜钉和一排锌钉制作的水果电池如图,该电池可以使LED灯发光。
【问题讨论】
问题1　该电池的电池反应是什么 写出离子方程式。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
问题2　若用铁片代替锌片LED灯能不能亮 若用铁片代替铜片呢 若用银片代替锌片呢
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
问题3　根据上面分析可知构成原电池的条件有哪些
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
问题4　上述原电池内部阴、阳离子如何移动 移动的原因是什么
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【探究归纳】
1.原电池的工作原理
(1)电子的移动方向:从负极流出,经导线流向正极,电流的流动方向与之相反(电子只能在导线中定向移动)。
(2)离子的移动方向:阳离子向正极移动,阴离子向负极移动(离子只能在电解质溶液或熔融电解质中定向移动)。电解质溶液中阴、阳离子的定向移动,与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。
2.原电池正负极的判断方法
1.下列装置能构成原电池的是 (　　)
2.下列关于原电池的叙述正确的是 (　　)
①原电池是把化学能转化成电能的一种装置
②原电池的正极发生氧化反应,负极发生还原反应
③能自发进行的氧化还原反应可设计成原电池
④碳棒不能用来作原电池的正极
⑤反应Cu+2Ag+===Cu2++2Ag可以自发进行
A.①③⑤ B.①④⑤
C.②③④ D.②⑤
3.下列各组材料组成如图装置,电流表指针能发生偏转的是 (　　)
选项 A B C D
M 石墨 Zn Fe Al
N Ag Ag Cu Al
P 稀硫酸 蔗糖溶液 FeCl3溶液 NaOH溶液
二、原电池工作原理的应用
原电池原理的应用
(1)比较金属活动性
(2)改变化学反应速率
(3)设计原电池
示例:把Fe+2Fe3+===3Fe2+设计成原电池。
①将已知氧化还原反应拆分成两个半反应:
氧化反应:Fe-2e-===Fe2+
还原反应:2Fe3++2e-===2Fe2+
②根据总反应式并结合两个半反应,找出正、负极材料及电解质溶液。可用Fe作负极,铜(或石墨)作正极,FeCl3溶液作电解质溶液。
③电极材料的选择:选活泼性较强的金属作负极,活泼性较弱的金属或能导电的非金属材料作正极。
电解质溶液的选择:电解质溶液一般要能与负极发生反应,可参照总反应式选择电解质溶液。
1.a、b、c、d四种金属片浸入稀硫酸中,用导线两两组成原电池。若a、b相连时,电流由a经导线流向b;c、d相连时,d极质量减少;a、c相连时,c极上产生大量气泡;a、d相连时,H+移向d极,则四种金属的活动性顺序由强到弱的顺序为 (　　)
A.b>a>d>c B.b>d>a>c
C.b>a>c>d D.b>d>a>c
2.100 mL 2 mol·L-1的盐酸与过量的锌反应,为加快速率,又不影响产生氢气的总量,可采用的方法是 (　　)
A.加入适量的6 mol·L-1的盐酸
B.加入数滴氯化铜溶液
C.加入适量的蒸馏水
D.加入适量的氯化钠溶液
3.一个原电池的总反应的离子方程式是Zn+Cu2+===Zn2++Cu,该反应的原电池组成正确的是 (　　)
A B C D
正极 Zn Ag Cu Cu
负极 Cu Cu Zn Zn
电解质溶液 CuCl2 H2SO4 CuSO4 酒精
:课后完成　第六章　基础课时9(共52张PPT)
第一节　化学反应与能量变化
基础课时 化学反应与电能
9
第六章
化学反应与能量
1.通过实验探究,认识化学能可以转化为电能。从氧化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理。
2.通过对原电池的学习,体会提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。
3.能列举化学能转化为电能的实例,能辨识简单原电池的构成要素。
学习目标
一、原电池构成条件及工作原理
二、原电池工作原理的应用
目
录
CONTENTS
课后巩固训练
一、原电池构成条件及工作原理
对点训练
(一)知识梳理
1.火力发电——化学能间接转化为电能
(1)能量转换原理及过程
(2)化学能转化为电能的关键:燃烧(__________反应)。
(3)能量转化特点
能量利用率低、污染严重。
氧化还原
2.原电池——化学能直接转化为电能
(1)实验探究
实验装置 实验现象 实验结论
锌片:逐渐_____,有____产生 铜片:__________ 锌与稀硫酸反应生成______,铜与稀硫酸________
锌片:__________ 铜片:____________ 电流表:指针发生______ 锌______电子,变为_____,电子经过导线流向______,产生电流,____ 在铜片上______电子生成______,反应过程中产生了______
溶解
气泡
没有变化
氢气
不反应
逐渐溶解
有气泡产生
偏转
失去
Zn2+
铜片
H+
得到
H2
电能
(2)原电池的工作原理(以铜锌稀硫酸原电池为例)
①图示
负极
氧化反应
Zn-2e-==Zn2+
正极
还原反应
②原电池含义:将________转化为______的装置,本质是发生__________反应。
③原电池工作时电子、离子的移动方向
a.电子的移动方向:从____极流出,经导线流向____极。
b.离子的移动方向:阳离子向____极移动,阴离子向____极移动。
(3)原电池的构成条件
①反应:能自发进行的、放热的氧化还原反应;
②电极:具有____________的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属);
③溶液:两电极均插入________溶液中;
④导线:两电极用导线相连,形成闭合回路。
化学能
电能
氧化还原
负
正
正
负
活动性不同
电解质
(二)互动探究
某化学活动小组用一个柠檬、一排铜钉和一排锌钉制作的水果电池如图,该电池可以使LED灯发光。
【问题讨论】
问题1　该电池的电池反应是什么 写出离子方程式。
提示　该电池利用了金属锌与酸的反应,离子方程式为Zn+2H+===Zn2++H2↑。
问题2　若用铁片代替锌片LED灯能不能亮 若用铁片代替铜片呢 若用银片代替锌片呢
提示　若用铁片代替锌片,由于铁能与酸反应,LED灯仍然能亮;若用铁片代替铜片,由于锌比铁活泼,仍然发生反应Zn+2H+===Zn2++H2↑,LED灯仍然能亮;若用银片代替锌片,银和铜都不能与酸反应,无电流产生,LED灯不亮。
问题3　根据上面分析可知构成原电池的条件有哪些
提示　①两个活泼性不同的金属电极或金属与导电非金属;②电解质溶液;③闭合回路;④自发进行的氧化还原反应。
问题4　 上述原电池内部阴、阳离子如何移动 移动的原因是什么
提示　阴离子(酸根离子)移向负极,阳离子移向正极(H+)。这是因为负极失电子,生成大量阳离子积聚在负极附近,致使该极附近有大量正电荷,所以溶液中的阴离子要移向负极;正极得电子,该极附近的阳离子因得电子生成电中性的物质而使该极附近带负电荷,所以溶液中的阳离子要移向正极。
【探究归纳】
1.原电池的工作原理
(1)电子的移动方向:从负极流出,经导线流向正极,电流的流动方向与之相反(电子只能在导线中定向移动)。
(2)离子的移动方向:阳离子向正极移动,阴离子向负极移动(离子只能在电解质溶液或熔融电解质中定向移动)。电解质溶液中阴、阳离子的定向移动,与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。
2.原电池正负极的判断方法
1.下列装置能构成原电池的是 (　　)
解析　A项,稀硫酸分装在两个容器中,不能形成闭合电路,不能构成原电池;B项,电极相同,不能构成原电池;C项,Fe-石墨,通过电解质溶液发生原电池反应,属于原电池装置;D项,乙醇不是电解质,故缺少电解质溶液,不能构成原电池。
C
2.下列关于原电池的叙述正确的是 (　　)
①原电池是把化学能转化成电能的一种装置
②原电池的正极发生氧化反应,负极发生还原反应
③能自发进行的氧化还原反应可设计成原电池
④碳棒不能用来作原电池的正极
⑤反应Cu+2Ag+===Cu2++2Ag可以自发进行
A.①③⑤ B.①④⑤
C.②③④ D.②⑤
A
解析　①原电池装置是将化学能转化成电能的装置,正确;②根据原电池的工作原理,负极上失去电子,化合价升高,发生氧化反应,正极上得电子,化合价降低,发生还原反应,错误;③原电池构成条件之一是自发进行的氧化还原反应,正确;④碳棒能导电,可以作正极,错误;⑤铜比银活泼,能发生氧化还原反应,正确。
3.下列各组材料组成如图装置,电流表指针能发生偏转的是 (　　)
C
选项 A B C D
M 石墨 Zn Fe Al
N Ag Ag Cu Al
P 稀硫酸 蔗糖溶液 FeCl3溶液 NaOH溶液
解析　A项,Ag、石墨与稀硫酸都不反应,不能构成原电池,电流表指针不能发生偏转;B项,蔗糖是非电解质,蔗糖溶液不导电,不能构成原电池,电流表指针不能发生偏转;C项,铁的活泼性大于铜,铁与氯化铁反应生成氯化亚铁,Fe、Cu、FeCl3溶液构成原电池,电流表指针能发生偏转;D项,M、N两个电极相同,不能构成原电池,电流表指针不能发生偏转。
二、原电池工作原理的应用
对点训练
原电池原理的应用
(1)比较金属活动性
(2)改变化学反应速率
(3)设计原电池
示例:把Fe+2Fe3+===3Fe2+设计成原电池。
①将已知氧化还原反应拆分成两个半反应:
氧化反应:Fe-2e-===Fe2+
还原反应:2Fe3++2e-===2Fe2+
②根据总反应式并结合两个半反应,找出正、负极材料及电解质溶液。可用Fe作负极,铜(或石墨)作正极,FeCl3溶液作电解质溶液。
③电极材料的选择:选活泼性较强的金属作负极,活泼性较弱的金属或能导电的非金属材料作正极。
电解质溶液的选择:电解质溶液一般要能与负极发生反应,可参照总反应式选择电解质溶液。
1.a、b、c、d四种金属片浸入稀硫酸中,用导线两两组成原电池。若a、b相连时,电流由a经导线流向b;c、d相连时,d极质量减少;a、c相连时,c极上产生大量气泡;a、d相连时,H+移向d极,则四种金属的活动性顺序由强到弱的顺序为 (　　)
A.b>a>d>c B.b>d>a>c
C.b>a>c>d D.b>d>a>c
解析　若a、b相连,电流由a经导线流向b,a为正极,则活泼性:b>a;若c、d相连,d极质量减小,d为负极,则活泼性:d>c;a、c相连,c极上产生大量气泡,c为正极,则活泼性:a>c;a、d相连,H+移向d极,d为正极,则活泼性:a>d;所以金属活动性顺序由强到弱:b>a>d>c,A项正确。
A
2.100 mL 2 mol·L-1的盐酸与过量的锌反应,为加快速率,又不影响产生氢气的总量,可采用的方法是 (　　)
A.加入适量的6 mol·L-1的盐酸
B.加入数滴氯化铜溶液
C.加入适量的蒸馏水
D.加入适量的氯化钠溶液
解析　A项,能加快反应速率,但增加了产生氢气的总量,错误;C、D项,不影响H2的量,但稀释了盐酸,降低了反应速率,错误;B项,发生反应Cu2++Zn===Zn2++Cu,形成Cu Zn原电池,加快了反应速率,正确。
B
3.一个原电池的总反应的离子方程式是Zn+Cu2+===Zn2++Cu,该反应的原电池组成正确的是 (　　)
C
A B C D
正极 Zn Ag Cu Cu
负极 Cu Cu Zn Zn
电解质溶液 CuCl2 H2SO4 CuSO4 酒精
解析　根据电池反应式知,Zn失电子化合价升高作负极,不如锌活泼的金属或导电的非金属作正极,铜离子得电子发生还原反应,则可溶性铜盐溶液作电解质溶液。A项,应该是Zn作负极、Cu作正极;B项,应该是锌作负极、Cu作正极,含铜离子的溶液作电解质溶液;C项,Zn作负极、Cu作正极、硫酸铜溶液作电解质溶液可以实现该原电池反应;D项,酒精不是电解质,应是含铜离子的溶液作电解质溶液。
课后巩固训练
A级　合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
(一)原电池构成条件及工作原理
1.下列关于原电池的叙述正确的是(　　)
A.原电池是将化学能转变为电能的装置
B.构成原电池的正极和负极材料必须是两种活动性不同的金属
C.在原电池中,电子流出的一极是负极,该电极被还原
D.原电池放电时,在电解质溶液中阳离子移向负极
A
解析　原电池是将化学能转变为电能的装置,A正确;构成原电池的正极和负极的材料必须是能导电的材料,电极材料可以是金属,也可以是非金属,如石墨等,B错误;在原电池中,负极失电子,被氧化,电子从负极流出,C错误;原电池放电时,在电解质溶液中阳离子移向正极,D错误。
2.下列图示的装置属于原电池的是 (　　)
A.③④⑤⑥ B.③④⑥⑦
C.③④⑤⑦⑧ D.③④⑤⑥⑦⑧
B
解析　构成原电池的条件为两极为活动性不同的金属(或金属与石墨)、电解质溶液、自发进行的氧化还原反应、构成闭合回路。①②缺少另一电极材料、⑤中的酒精是非电解质、⑧没有构成闭合回路,故都不能构成原电池,符合构成原电池条件的为③④⑥⑦。
3.海水电池为探索深海提供了能源保障。一种锂—海水电池以金属锂为负极,石墨为正极,下列关于该电池的描述正确的是 (　　)
A.正极上发生氧化反应 B.电流由Li流向石墨
C.Li+由正极向负极迁移 D.电池的总反应为2Li+2H2O===2LiOH+H2↑
解析　锂—海水电池以金属锂为负极,石墨为正极。电池的正极上发生还原反应,A错误;电池中电流由正极流向负极,故电流由石墨流向Li,B错误;电池中阳离子移向正极,故Li+由负极向正极迁移,C错误;负极Li失电子生成Li+,正极水得电子生成氢氧根离子和氢气,故电池的总反应为2Li+2H2O===2LiOH+H2↑,D正确。
D
4.如图所示,电流计指针发生偏转,同时A极质量减小,B极上有气泡产生,C为电解质溶液,下列说法错误的是 (　　)
A.B极为原电池的正极
B.A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸
C.C中阳离子向A极移动
D.A极发生氧化反应
解析　原电池中,负极金属失去电子溶解,质量减小,故A极是负极,B极是正极,A项正确;根据构成情况可判断A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸,B项正确;离子移动方向:阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,C项错误;负极发生氧化反应,正极发生还原反应,D项正确。
C
5.如图1是铜锌原电池示意图。图2中,x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量,y轴表示 (　　)
A.铜棒的质量 B.c(Zn2+)
C.c(H+) D.c(S)
解析　该装置构成原电池,Zn是负极,Cu是正极。在正极Cu上溶液中的H+获得电子变为氢气,Cu棒的质量不变,A项错误;由于Zn是负极,不断发生反应Zn-2e-===Zn2+,所以溶液中c(Zn2+)逐渐增大,B项错误;由于反应不断消耗H+,所以溶液中c(H+)逐渐减小,C项正确; S不参加反应,其浓度不变,D项错误。
C
(二)原电池工作原理的应用
6.有a、b、c、d四个金属电极,有关的实验装置及部分实验现象如下:
实验装置
部分实验现象 电子从a极流向b极 b极有气体产生,c极无变化 d极溶解,c极有气体产生 电流从a极流向d极
由此可判断这四种金属的活动性顺序是 (　　)
A.a>b>c>d B.b>c>d>a
C.d>a>b>c D.a>b>d>c
解析　装置一:原电池中,电子从a极流向b极,a极为负极,b极为正极,所以金属的活动性顺序:a>b;装置二:未构成原电池,b极有气体产生,c极无变化,所以金属的活动性顺序:b>c;装置三:原电池中,d极溶解,所以d是负极,c极有气体产生,所以c是正极,所以金属的活动性顺序:d>c;装置四:原电池中,电流从a极流向d极,a极为正极,d极为负极,所以金属的活动性顺序:d>a;所以这四种金属的活动性顺序:d>a>b>c。
C
7.利用离子反应“Cu+2Fe3+===C+2Fe2+”设计原电池,下列设计合理的是(　　)
A.铜片、铁片、FeCl3溶液组成的原电池
B.石墨、铁片、Cu(NO3)2溶液组成的原电池
C.铁片、锌片、Fe2(SO4)3溶液组成的原电池
D.铜片、石墨、Fe(NO3)3溶液组成的原电池
D
解析　Cu不如铁活泼,则Fe作负极、Cu作正极,电池反应为Fe+2Fe3+===3F故A错误;活泼金属铁作负极,电解质溶液是含有Fe3+的溶液,电池反应为Fe+C ===Cu+Fe2+,B错误;Fe不如Zn活泼,则Fe作正极、Zn作负极,故C错误;铜片做负极,电解质溶液是可溶性的铁盐溶液,故D正确。
8.根据原电池原理,结合装置图,按要求解答问题:
(1)若X为Zn,Y为稀硫酸溶液,则铜电极上的现象为　　　　　　;
溶液中的S移向　　　　(填“Cu”或“Zn”)电极。
(2)若X为银,Y为硝酸银溶液,则电子从　　　　(填“Cu”或“Ag”)电极流出,Ag电极上的电极反应为　　　　　　　　。
(3)若X为Fe,Y为浓硝酸,则X为　　　　极(填“正”或“负”),电池的总反应为　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
(4)若把反应Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+利用上图设计成原电池,则X为__________
________________ (填材料的名称),Y为　　　　　　　　(填化学式)。
有气泡产生
Zn
Cu
Ag++e-===Ag
正
Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
银(或石墨
等其他合理答案)
FeCl3或Fe2(SO4)3
解析　(1)若X为Zn,Y为稀硫酸溶液,可知Zn为原电池的负极,铜电极为正极,氢离子在正极上得到电子,产生氢气,可以看到的现象是有气泡产生;溶液中的S移向负极,即Zn电极;(2)若X为银,Y为硝酸银溶液,因为活泼性:Cu>Ag,则铜为原电池的负极,银为正极,则电子从Cu电极流出;Ag电极上,银离子得电子,生成Ag,电极反应为Ag++e-===Ag;(3)若X为Fe,Y为浓硝酸,因为室温下,铁与浓硝酸发生钝化反应,铜可以反应,则铜为负极,铁为正极,即X为正极;该电池的总反应为铜与浓硝酸反应,生成硝酸铜、二氧化氮和水,方程式为Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O;(4)若把反应Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+利用上图设计成原电池,该反应中,铜失电子,做电池的负极,则X为正极,电极材料比铜活动性差,材料可以为银(或石墨等其他合理答案);电解质在正极上得到电子,即Y中含有铁离子,可以为FeCl3、Fe2(SO4)3。
B级　素养培优练
9.如图所示是Zn和Cu形成的原电池,某实验兴趣小组做完实验后,在读书卡上的记录如下:
①Cu为负极,Zn为正极
②Cu电极上有气泡产生,发生还原反应
③S向Cu电极移动
④若有1 mol电子流经导线,则可产生0.5 mol气体
⑤电子的流向是Cu→Zn
⑥正极反应式为Cu-2e-===Cu2+,发生氧化反应
则卡片上的描述合理的是 (　　)
A.①②③ B.②④ C.②③④ D.③④⑤
解析　Zn和Cu形成的原电池,以稀硫酸作电解质溶液,Zn是负极失去电子,电极反应:Zn-2e-===Zn2+,Cu是正极,电极反应:2H++2e-===H2↑。①据分析, Zn为负极,Cu为正极,①不合理;②Cu电极上有气泡产生,发生还原反应,电极反应:2H++2e-===H2↑,②合理;③原电池中阴离子向负极移动,该电池中S向Zn电极移动,③不合理;④若有1 mol电子流经导线,据分析,2H++2e-===H2↑,则可产生0.5 mol氢气,④合理;⑤电子的流向是从负极经外电路流向正极, Zn→Cu,⑤不合理;⑥Cu为正极材料,起到导电作用,正极反应式为2H++2e-===H2↑,发生还原反应,⑥不合理;合理的是②④。
B
10.某小组利用如图装置研究原电池工作原理。下列叙述不正确的是 (　　)
A.a和b不连接时,铁片上会有金属铜析出
B.a和b用导线连接时,铜片上的反应为Cu2++2e-===Cu
C.无论a和b是否连接,铁片均发生还原反应
D.a和b用导线连接时,溶液中Cu2+向铜电极移动
C
解析　a和b不连接时,铁片和硫酸铜溶液之间发生化学反应,铁能将金属铜从其盐中置换出来,所以铁片上会有金属铜析出,A正确;a和b用导线连接时,形成了原电池,铜作正极,发生的反应为Cu2++2e-===Cu,故B正确;a和b不连接时,铁片和硫酸铜溶液之间发生化学反应,铁能将金属铜从其盐中置换出来,a和b用导线连接时,形成了原电池,加快了铁将金属铜从其盐中置换出来的速度,无论a和b是否连接,铁片均会溶解,铁片均发生氧化反应,故C错误;a和b用导线连接时,形成了原电池,Fe为负极,Cu为正极,铜离子移向铜电极,故D正确。
11.普通水泥在固化过程中其自由水分子减少并形成碱性溶液,根据这一物理化学特点,科学家发明了电动势法测水泥的初凝时间,此法的原理如图所示,反应的总方程式为2Cu+Ag2O===Cu2O+2Ag,下列有关说法正确的是 (　　)
A.电池工作时,OH-向Ag2O/Ag极移动
B.负极的电极反应式为2Cu+2OH-+2e-===Cu2O+H2O
C.测量原理示意图中,电流方向从Cu→Ag2O
D.电路中转移2 mol电子时,正极材料减少了16 g
D
解析　根据总反应可知,电池工作时Cu被氧化,为负极,Ag2O/Ag电极为正极。A项,原电池工作时,阴离子向负极移动,阳离子向正极移动;B项,负极发生氧化反应,电极方程式为2Cu+2OH--2e-===Cu2O+H2O;C项,测量原理示意图中,电流方向从正极流向负极,即Ag2O→Cu;D项,正极反应为Ag2O+2e-+H2O===2Ag+2OH-,电路中有2 mol电子转移时,电极减少1 mol O,质量为16 g。
12.有甲、乙两位同学,他们一起做了水果电池的实验,测得数据如下:
实验次数 电极材料 水果品种 电极间距/cm 电压/mV
1 锌 铜 菠萝 3 900
2 锌 铜 苹果 3 650
3 锌 铜 柑橘 3 850
4 锌 铜 西红柿 3 750
5 锌 铝 菠萝 3 650
6 锌 铝 苹果 3 450
试根据上表中的实验数据回答下列问题:
(1)实验2中负极是　　　,电极反应式为　　　　　　　　。
(2)实验1和5电流方向相反的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)由实验1~实验4可知影响水果电池的电压的因素有　　　　　　　　　　　　。
(4)根据实验2、6和实验1、5的比较可发现水果电池的电压还与　　　　　有关。
锌
Zn-2e-===Zn2+
水果类型(电解质溶液)相同时,实验1中锌的还原性大于铜,锌是负极,实验5中锌的还原性小于铝,锌是正极
水果的类型(或电解质溶液)
电极材料
13.为了探究原电池的工作原理,某化学学习小组设计了一组实验,其装置如图所示:
回答下列问题:
(1)根据原电池原理填写下表:
装置序号 正极 负极反应式 阳离子移动方向
甲
乙
丙
丁
Al
Mg-2e-===Mg2+
移向铝极
Pt
Fe-2e-===Fe2+
移向铂极
Mg
Al-3e-+4OH-===[Al(OH)4]-
移向镁极
Al
Cu-2e-===Cu2+
移向铝极
解析　(1)甲中Mg、Al分别为负极和正极,负极Mg失电子生成Mg2+,阳离子向正极Al移动;乙中Fe、Pt分别为负极和正极,负极Fe失电子生成Fe2+,阳离子向正极Pt移动;丙中Al、Mg分别为负极和正极,负极Al生成[Al(OH)4]-,阳离子向正极Mg移动;丁中Al遇浓硝酸钝化,Cu、Al分别为负极和正极,负极Cu失电子生成Cu2+,阳离子向正极Al移动。
(2)电极类型除与电极材料的性质有关外,还与　　　　　　有关。
(3)装置甲和装置丙中Mg电极的作用是否相同　　　 (填“是”或“否”)
(4)上述电池放电过程中,电解质溶液酸碱性的变化:
甲　　　　　,丙　　　　　　(填“酸性减弱”或“碱性减弱”)。
电解质溶液的性质
否
酸性减弱
碱性减弱
解析　(2)电极类型与电极材料和电解质溶液的性质都有关。(3)甲装置中,电解质溶液为稀硫酸,Mg作负极,丙装置中电解质溶液为氢氧化钠,Mg作正极。(4)甲中消耗稀硫酸,溶液酸性减弱,丙反应中消耗OH-,溶液碱性减弱。基础课时9　化学反应与电能
学习目标　1.通过实验探究,认识化学能可以转化为电能。从氧化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理。
2.通过对原电池的学习,体会提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。3.能列举化学能转化为电能的实例,能辨识简单原电池的构成要素。
一、原电池构成条件及工作原理
(一)知识梳理
1.火力发电——化学能间接转化为电能
(1)能量转换原理及过程
化学能热能机械能电能
(2)化学能转化为电能的关键:燃烧(氧化还原反应)。
(3)能量转化特点
能量利用率低、污染严重。
2.原电池——化学能直接转化为电能
(1)实验探究
实验装置 实验现象 实验结论
锌片:逐渐溶解,有气泡产生 铜片:没有变化 锌与稀硫酸反应生成氢气,铜与稀硫酸不反应
锌片:逐渐溶解 铜片:有气泡产生 电流表:指针发生偏转 锌失去电子,变为Zn2+,电子经过导线流向铜片,产生电流,H+在铜片上得到电子生成H2,反应过程中产生了电能
(2)原电池的工作原理(以铜锌稀硫酸原电池为例)
①图示
②原电池含义:将化学能转化为电能的装置,本质是发生氧化还原反应。
③原电池工作时电子、离子的移动方向
a.电子的移动方向:从负极流出,经导线流向正极。
b.离子的移动方向:阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。
(3)原电池的构成条件
①反应:能自发进行的、放热的氧化还原反应;
②电极:具有活动性不同的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属);
③溶液:两电极均插入电解质溶液中;
④导线:两电极用导线相连,形成闭合回路。
(二)互动探究
某化学活动小组用一个柠檬、一排铜钉和一排锌钉制作的水果电池如图,该电池可以使LED灯发光。
【问题讨论】
问题1　该电池的电池反应是什么 写出离子方程式。
提示　该电池利用了金属锌与酸的反应,离子方程式为Zn+2H+===Zn2++H2↑。
问题2　若用铁片代替锌片LED灯能不能亮 若用铁片代替铜片呢 若用银片代替锌片呢
提示　若用铁片代替锌片,由于铁能与酸反应,LED灯仍然能亮;若用铁片代替铜片,由于锌比铁活泼,仍然发生反应Zn+2H+===Zn2++H2↑,LED灯仍然能亮;若用银片代替锌片,银和铜都不能与酸反应,无电流产生,LED灯不亮。
问题3　根据上面分析可知构成原电池的条件有哪些
提示　①两个活泼性不同的金属电极或金属与导电非金属;②电解质溶液;③闭合回路;④自发进行的氧化还原反应。
问题4　 上述原电池内部阴、阳离子如何移动 移动的原因是什么
提示　阴离子(酸根离子)移向负极,阳离子移向正极(H+)。这是因为负极失电子,生成大量阳离子积聚在负极附近,致使该极附近有大量正电荷,所以溶液中的阴离子要移向负极;正极得电子,该极附近的阳离子因得电子生成电中性的物质而使该极附近带负电荷,所以溶液中的阳离子要移向正极。
【探究归纳】
1.原电池的工作原理
(1)电子的移动方向:从负极流出,经导线流向正极,电流的流动方向与之相反(电子只能在导线中定向移动)。
(2)离子的移动方向:阳离子向正极移动,阴离子向负极移动(离子只能在电解质溶液或熔融电解质中定向移动)。电解质溶液中阴、阳离子的定向移动,与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。
2.原电池正负极的判断方法
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.下列装置能构成原电池的是 (　　)
答案　C
解析　A项,稀硫酸分装在两个容器中,不能形成闭合电路,不能构成原电池;B项,电极相同,不能构成原电池;C项,Fe-石墨,通过电解质溶液发生原电池反应,属于原电池装置;D项,乙醇不是电解质,故缺少电解质溶液,不能构成原电池。
2.下列关于原电池的叙述正确的是 (　　)
①原电池是把化学能转化成电能的一种装置
②原电池的正极发生氧化反应,负极发生还原反应
③能自发进行的氧化还原反应可设计成原电池
④碳棒不能用来作原电池的正极
⑤反应Cu+2Ag+===Cu2++2Ag可以自发进行
A.①③⑤ B.①④⑤
C.②③④ D.②⑤
答案　A
解析　①原电池装置是将化学能转化成电能的装置,正确;②根据原电池的工作原理,负极上失去电子,化合价升高,发生氧化反应,正极上得电子,化合价降低,发生还原反应,错误;③原电池构成条件之一是自发进行的氧化还原反应,正确;④碳棒能导电,可以作正极,错误;⑤铜比银活泼,能发生氧化还原反应,正确。
3.下列各组材料组成如图装置,电流表指针能发生偏转的是 (　　)
选项 A B C D
M 石墨 Zn Fe Al
N Ag Ag Cu Al
P 稀硫酸 蔗糖溶液 FeCl3溶液 NaOH溶液
答案　C
解析　A项,Ag、石墨与稀硫酸都不反应,不能构成原电池,电流表指针不能发生偏转;B项,蔗糖是非电解质,蔗糖溶液不导电,不能构成原电池,电流表指针不能发生偏转;C项,铁的活泼性大于铜,铁与氯化铁反应生成氯化亚铁,Fe、Cu、FeCl3溶液构成原电池,电流表指针能发生偏转;D项,M、N两个电极相同,不能构成原电池,电流表指针不能发生偏转。
二、原电池工作原理的应用
原电池原理的应用
(1)比较金属活动性
(2)改变化学反应速率
(3)设计原电池
示例:把Fe+2Fe3+===3Fe2+设计成原电池。
①将已知氧化还原反应拆分成两个半反应:
氧化反应:Fe-2e-===Fe2+
还原反应:2Fe3++2e-===2Fe2+
②根据总反应式并结合两个半反应,找出正、负极材料及电解质溶液。可用Fe作负极,铜(或石墨)作正极,FeCl3溶液作电解质溶液。
③电极材料的选择:选活泼性较强的金属作负极,活泼性较弱的金属或能导电的非金属材料作正极。
电解质溶液的选择:电解质溶液一般要能与负极发生反应,可参照总反应式选择电解质溶液。
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.a、b、c、d四种金属片浸入稀硫酸中,用导线两两组成原电池。若a、b相连时,电流由a经导线流向b;c、d相连时,d极质量减少;a、c相连时,c极上产生大量气泡;a、d相连时,H+移向d极,则四种金属的活动性顺序由强到弱的顺序为 (　　)
A.b>a>d>c B.b>d>a>c
C.b>a>c>d D.b>d>a>c
答案　A
解析　若a、b相连,电流由a经导线流向b,a为正极,则活泼性:b>a;若c、d相连,d极质量减小,d为负极,则活泼性:d>c;a、c相连,c极上产生大量气泡,c为正极,则活泼性:a>c;a、d相连,H+移向d极,d为正极,则活泼性:a>d;所以金属活动性顺序由强到弱:b>a>d>c,A项正确。
2.100 mL 2 mol·L-1的盐酸与过量的锌反应,为加快速率,又不影响产生氢气的总量,可采用的方法是 (　　)
A.加入适量的6 mol·L-1的盐酸
B.加入数滴氯化铜溶液
C.加入适量的蒸馏水
D.加入适量的氯化钠溶液
答案　B
解析　A项,能加快反应速率,但增加了产生氢气的总量,错误;C、D项,不影响H2的量,但稀释了盐酸,降低了反应速率,错误;B项,发生反应Cu2++Zn===Zn2++Cu,形成Cu Zn原电池,加快了反应速率,正确。
3.一个原电池的总反应的离子方程式是Zn+Cu2+===Zn2++Cu,该反应的原电池组成正确的是 (　　)
A B C D
正极 Zn Ag Cu Cu
负极 Cu Cu Zn Zn
电解质溶液 CuCl2 H2SO4 CuSO4 酒精
答案　C
解析　根据电池反应式知,Zn失电子化合价升高作负极,不如锌活泼的金属或导电的非金属作正极,铜离子得电子发生还原反应,则可溶性铜盐溶液作电解质溶液。A项,应该是Zn作负极、Cu作正极;B项,应该是锌作负极、Cu作正极,含铜离子的溶液作电解质溶液;C项,Zn作负极、Cu作正极、硫酸铜溶液作电解质溶液可以实现该原电池反应;D项,酒精不是电解质,应是含铜离子的溶液作电解质溶液。
　　　　　　　　　　　　　　　　
A级　合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
(一)原电池构成条件及工作原理
1.下列关于原电池的叙述正确的是 (　　)
A.原电池是将化学能转变为电能的装置
B.构成原电池的正极和负极材料必须是两种活动性不同的金属
C.在原电池中,电子流出的一极是负极,该电极被还原
D.原电池放电时,在电解质溶液中阳离子移向负极
答案　A
解析　原电池是将化学能转变为电能的装置,A正确;构成原电池的正极和负极的材料必须是能导电的材料,电极材料可以是金属,也可以是非金属,如石墨等,B错误;在原电池中,负极失电子,被氧化,电子从负极流出,C错误;原电池放电时,在电解质溶液中阳离子移向正极,D错误。
2.下列图示的装置属于原电池的是 (　　)
A.③④⑤⑥ B.③④⑥⑦
C.③④⑤⑦⑧ D.③④⑤⑥⑦⑧
答案　B
解析　构成原电池的条件为两极为活动性不同的金属(或金属与石墨)、电解质溶液、自发进行的氧化还原反应、构成闭合回路。①②缺少另一电极材料、⑤中的酒精是非电解质、⑧没有构成闭合回路,故都不能构成原电池,符合构成原电池条件的为③④⑥⑦。
3.海水电池为探索深海提供了能源保障。一种锂—海水电池以金属锂为负极,石墨为正极,下列关于该电池的描述正确的是 (　　)
A.正极上发生氧化反应
B.电流由Li流向石墨
C.Li+由正极向负极迁移
D.电池的总反应为2Li+2H2O===2LiOH+H2↑
答案　D
解析　锂—海水电池以金属锂为负极,石墨为正极。电池的正极上发生还原反应,A错误;电池中电流由正极流向负极,故电流由石墨流向Li,B错误;电池中阳离子移向正极,故Li+由负极向正极迁移,C错误;负极Li失电子生成Li+,正极水得电子生成氢氧根离子和氢气,故电池的总反应为2Li+2H2O===2LiOH+H2↑,D正确。
4.
如图所示,电流计指针发生偏转,同时A极质量减小,B极上有气泡产生,C为电解质溶液,下列说法错误的是 (　　)
A.B极为原电池的正极
B.A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸
C.C中阳离子向A极移动
D.A极发生氧化反应
答案　C
解析　原电池中,负极金属失去电子溶解,质量减小,故A极是负极,B极是正极,A项正确;根据构成情况可判断A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸,B项正确;离子移动方向:阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,C项错误;负极发生氧化反应,正极发生还原反应,D项正确。
5.如图1是铜锌原电池示意图。图2中,x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量,y轴表示 (　　)
A.铜棒的质量 B.c(Zn2+)
C.c(H+) D.c(S)
答案　C
解析　该装置构成原电池,Zn是负极,Cu是正极。在正极Cu上溶液中的H+获得电子变为氢气,Cu棒的质量不变,A项错误;由于Zn是负极,不断发生反应Zn-2e-===Zn2+,所以溶液中c(Zn2+)逐渐增大,B项错误;由于反应不断消耗H+,所以溶液中c(H+)逐渐减小,C项正确; S不参加反应,其浓度不变,D项错误。
(二)原电池工作原理的应用
6.有a、b、c、d四个金属电极,有关的实验装置及部分实验现象如下:
实验装置
部分实验现象 电子从a极流向b极 b极有气体产生,c极无变化 d极溶解,c极有气体产生 电流从a极流向d极
由此可判断这四种金属的活动性顺序是 (　　)
A.a>b>c>d B.b>c>d>a
C.d>a>b>c D.a>b>d>c
答案　C
解析　装置一:原电池中,电子从a极流向b极,a极为负极,b极为正极,所以金属的活动性顺序:a>b;装置二:未构成原电池,b极有气体产生,c极无变化,所以金属的活动性顺序:b>c;装置三:原电池中,d极溶解,所以d是负极,c极有气体产生,所以c是正极,所以金属的活动性顺序:d>c;装置四:原电池中,电流从a极流向d极,a极为正极,d极为负极,所以金属的活动性顺序:d>a;所以这四种金属的活动性顺序:d>a>b>c。
7.利用离子反应“Cu+2Fe3+===C+2Fe2+”设计原电池,下列设计合理的是 (　　)
A.铜片、铁片、FeCl3溶液组成的原电池
B.石墨、铁片、Cu(NO3)2溶液组成的原电池
C.铁片、锌片、Fe2(SO4)3溶液组成的原电池
D.铜片、石墨、Fe(NO3)3溶液组成的原电池
答案　D
解析　Cu不如铁活泼,则Fe作负极、Cu作正极,电池反应为Fe+2Fe3+===3F故A错误;活泼金属铁作负极,电解质溶液是含有Fe3+的溶液,电池反应为Fe+C===Cu+Fe2+,B错误;Fe不如Zn活泼,则Fe作正极、Zn作负极,故C错误;铜片做负极,电解质溶液是可溶性的铁盐溶液,故D正确。
8.根据原电池原理,结合装置图,按要求解答问题:
(1)若X为Zn,Y为稀硫酸溶液,则铜电极上的现象为　　　　　　;溶液中的S移向　　　　(填“Cu”或“Zn”)电极。
(2)若X为银,Y为硝酸银溶液,则电子从　　　　(填“Cu”或“Ag”)电极流出,Ag电极上的电极反应为　　　　　　　　　　　　。
(3)若X为Fe,Y为浓硝酸,则X为　　　　极(填“正”或“负”),电池的总反应为　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　。
(4)若把反应Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+利用上图设计成原电池,则X为　　　　　　(填材料的名称),Y为　　　　　　(填化学式)。
答案　(1)有气泡产生　Zn
(2)Cu　Ag++e-===Ag
(3)正　Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
(4)银(或石墨等其他合理答案)
FeCl3或Fe2(SO4)3
解析　(1)若X为Zn,Y为稀硫酸溶液,可知Zn为原电池的负极,铜电极为正极,氢离子在正极上得到电子,产生氢气,可以看到的现象是有气泡产生;溶液中的S移向负极,即Zn电极;(2)若X为银,Y为硝酸银溶液,因为活泼性:Cu>Ag,则铜为原电池的负极,银为正极,则电子从Cu电极流出;Ag电极上,银离子得电子,生成Ag,电极反应为Ag++e-===Ag;(3)若X为Fe,Y为浓硝酸,因为室温下,铁与浓硝酸发生钝化反应,铜可以反应,则铜为负极,铁为正极,即X为正极;该电池的总反应为铜与浓硝酸反应,生成硝酸铜、二氧化氮和水,方程式为Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O;(4)若把反应Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+利用上图设计成原电池,该反应中,铜失电子,做电池的负极,则X为正极,电极材料比铜活动性差,材料可以为银(或石墨等其他合理答案);电解质在正极上得到电子,即Y中含有铁离子,可以为FeCl3、Fe2(SO4)3。
B级　素养培优练
9.如图所示是Zn和Cu形成的原电池,某实验兴趣小组做完实验后,在读书卡上的记录如下:
①Cu为负极,Zn为正极
②Cu电极上有气泡产生,发生还原反应
③S向Cu电极移动
④若有1 mol电子流经导线,则可产生0.5 mol气体
⑤电子的流向是Cu→Zn
⑥正极反应式为Cu-2e-===Cu2+,发生氧化反应
则卡片上的描述合理的是 (　　)
A.①②③ B.②④
C.②③④ D.③④⑤
答案　B
解析　Zn和Cu形成的原电池,以稀硫酸作电解质溶液,Zn是负极失去电子,电极反应:Zn-2e-===Zn2+,Cu是正极,电极反应:2H++2e-===H2↑。①据分析, Zn为负极,Cu为正极,①不合理;②Cu电极上有气泡产生,发生还原反应,电极反应:2H++2e-===H2↑,②合理;③原电池中阴离子向负极移动,该电池中S向Zn电极移动,③不合理;④若有1 mol电子流经导线,据分析,2H++2e-===H2↑,则可产生0.5 mol氢气,④合理;⑤电子的流向是从负极经外电路流向正极, Zn→Cu,⑤不合理;⑥Cu为正极材料,起到导电作用,正极反应式为2H++2e-===H2↑,发生还原反应,⑥不合理;合理的是②④。
10.某小组利用如图装置研究原电池工作原理。下列叙述不正确的是 (　　)
A.a和b不连接时,铁片上会有金属铜析出
B.a和b用导线连接时,铜片上的反应为Cu2++2e-===Cu
C.无论a和b是否连接,铁片均发生还原反应
D.a和b用导线连接时,溶液中Cu2+向铜电极移动
答案　C
解析　a和b不连接时,铁片和硫酸铜溶液之间发生化学反应,铁能将金属铜从其盐中置换出来,所以铁片上会有金属铜析出,A正确;a和b用导线连接时,形成了原电池,铜作正极,发生的反应为Cu2++2e-===Cu,故B正确;a和b不连接时,铁片和硫酸铜溶液之间发生化学反应,铁能将金属铜从其盐中置换出来,a和b用导线连接时,形成了原电池,加快了铁将金属铜从其盐中置换出来的速度,无论a和b是否连接,铁片均会溶解,铁片均发生氧化反应,故C错误;a和b用导线连接时,形成了原电池,Fe为负极,Cu为正极,铜离子移向铜电极,故D正确。
11.普通水泥在固化过程中其自由水分子减少并形成碱性溶液,根据这一物理化学特点,科学家发明了电动势法测水泥的初凝时间,此法的原理如图所示,反应的总方程式为2Cu+Ag2O===Cu2O+2Ag,下列有关说法正确的是 (　　)
A.电池工作时,OH-向Ag2O/Ag极移动
B.负极的电极反应式为2Cu+2OH-+2e-===Cu2O+H2O
C.测量原理示意图中,电流方向从Cu→Ag2O
D.电路中转移2 mol电子时,正极材料减少了16 g
答案　D
解析　根据总反应可知,电池工作时Cu被氧化,为负极,Ag2O/Ag电极为正极。A项,原电池工作时,阴离子向负极移动,阳离子向正极移动;B项,负极发生氧化反应,电极方程式为2Cu+2OH--2e-===Cu2O+H2O;C项,测量原理示意图中,电流方向从正极流向负极,即Ag2O→Cu;D项,正极反应为Ag2O+2e-+H2O===2Ag+2OH-,电路中有2 mol电子转移时,电极减少1 mol O,质量为16 g。
12.有甲、乙两位同学,他们一起做了水果电池的实验,测得数据如下:
实验次数 电极材料 水果品种 电极间距/cm 电压/mV
1 锌 铜 菠萝 3 900
2 锌 铜 苹果 3 650
3 锌 铜 柑橘 3 850
4 锌 铜 西红柿 3 750
5 锌 铝 菠萝 3 650
6 锌 铝 苹果 3 450
试根据上表中的实验数据回答下列问题:
(1)实验2中负极是　　　　　　,电极反应式为　　　　　　　　　　　　。
(2)实验1和5电流方向相反的原因是　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
(3)由实验1~实验4可知影响水果电池的电压的因素有　　　　　　。
(4)根据实验2、6和实验1、5的比较可发现水果电池的电压还与　　　　　　有关。
答案　(1)锌　Zn-2e-===Zn2+
(2)水果类型(电解质溶液)相同时,实验1中锌的还原性大于铜,锌是负极,实验5中锌的还原性小于铝,锌是正极
(3)水果的类型(或电解质溶液)
(4)电极材料
13.为了探究原电池的工作原理,某化学学习小组设计了一组实验,其装置如图所示:
回答下列问题:
(1)根据原电池原理填写下表:
装置序号 正极 负极反应式 阳离子移动方向
甲
乙
丙
丁
(2)电极类型除与电极材料的性质有关外,还与　　　　　　有关。
(3)装置甲和装置丙中Mg电极的作用是否相同　　　　　　(填“是”或“否”)
(4)上述电池放电过程中,电解质溶液酸碱性的变化:
甲　　　　　　　　,丙　　　　　　　　　(填“酸性减弱”或“碱性减弱”)。
答案　(1)
装置 正极 负极反应式 阳离子移动方向
甲 Al Mg-2e-===Mg2+ 移向铝极
乙 Pt Fe-2e-===Fe2+ 移向铂极
丙 Mg Al-3e-+4OH-===[Al(OH)4]- 移向镁极
丁 Al Cu-2e-===Cu2+ 移向铝极
(2)电解质溶液的性质
(3)否
(4)酸性减弱　碱性减弱
解析　(1)甲中Mg、Al分别为负极和正极,负极Mg失电子生成Mg2+,阳离子向正极Al移动;乙中Fe、Pt分别为负极和正极,负极Fe失电子生成Fe2+,阳离子向正极Pt移动;丙中Al、Mg分别为负极和正极,负极Al生成[Al(OH)4]-,阳离子向正极Mg移动;丁中Al遇浓硝酸钝化,Cu、Al分别为负极和正极,负极Cu失电子生成Cu2+,阳离子向正极Al移动。(2)电极类型与电极材料和电解质溶液的性质都有关。(3)甲装置中,电解质溶液为稀硫酸,Mg作负极,丙装置中电解质溶液为氢氧化钠,Mg作正极。(4)甲中消耗稀硫酸,溶液酸性减弱,丙反应中消耗OH-,溶液碱性减弱。

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