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第三单元　化学能与电能的转化
第1课时　化学能转化为电能
[核心素养发展目标]　1.设计实验认识构成原电池的条件。2.理解原电池的概念及工作原理，能正确判断原电池的正、负极。3.认识化学能转化为电能的原理及其在生产、生活中的应用。
一、原电池工作原理
1.基础实验探究
实验装置 实验现象 实验结论
锌片：　　　　　　　　　 铜片：　　　 锌与稀硫酸　　　 　　　　， 铜与稀硫酸　　　 　　　
锌片：　　　　　　　　　 铜片：　　　 锌与稀硫酸　　　　　　，铜与稀硫酸　　　　　
锌片：　　　 铜片：　　　 锌　　　电子形成　　　　进入溶液，氢离子在铜片上　　　　电子生成　　　　
锌片：　　　 铜片：　　　 电流计：　　　 锌　　　电子形成　　　进入溶液，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.原电池的概念
原电池是把　　　能转变为　　　能的装置；原电池反应的本质是　　　　　反应。
3.原电池的工作原理
(1)分析下图并填空
原电池总反应式：　　　　。
(2)能量转化：　　　能转变为　　　能。
(3)电子的移动方向：从　　　极流出，经导线流向　　　极。
(4)离子的移动方向：阳离子向　　　移动，阴离子向　　　移动。
特别提醒　原电池中“电子不下水，离子不上岸”，即电子只能沿导线移动，离子只能在溶液中移动。
4.原电池的构成条件
思考1　下列装置中哪些能够组成原电池？不能构成原电池的试分别说明理由。


思考2　如图所示的原电池装置，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示。
(1)若两电极分别为Zn和石墨，则X：　　　　，Y：　　　。
(2)若两电极分别为Fe和石墨，电解质溶液为CuSO4溶液，则正极反应式为　　　 　　　　，溶液中S流向　　　　(填“X”或“Y”)极。
(3)此装置X极发生的反应类型为　　　　(填“还原反应”或“氧化反应”)，外电路电流的方向为　　　　　　　　　。
1.判断正误
(1)原电池中，两极电极材料必须是金属，且负极材料的活动性一定强于正极材料的活动性(　　)
(2)将铜片和锌片用导线连接插入酒精中，电流计指针发生偏转(　　)
(3)在铜、锌和稀硫酸组成的原电池中，电子由锌通过导线流向铜，再由铜通过电解质溶液到达锌(　　)
(4)原电池中阳离子向正极移动(　　)
(5)原电池工作时，正极与负极转移电子数相同(　　)
2.某实验兴趣小组用如图所示装置做完实验后，在读书卡片上记下了如下6条记录，其中合理的是(　　)
实验后的记录： ①Zn为正极，Cu为负极 ②H+向负极移动 ③电子流动方向为Zn→导线→Cu ④Cu极有H2产生 ⑤若有1 mol电子通过导线，则产生0.5 mol H2 ⑥正极的电极反应式为Zn-2e-===Zn2+
A.①②③ B.③④⑤
C.④⑤⑥ D.②③④
3.(2024·山东济宁高一期中)某化学兴趣小组的同学设计了如图所示原电池装置。下列说法错误的是(　　)
A.溶液中 Cu2+向 Zn 电极移动，向 Cu 电极移动
B.电池工作时，Zn 片发生的电极反应：Zn-2e-===Zn2+
C.该装置反应的能量变化可用如图表示
D.电池工作一段时间后，溶液质量增加
4. 根据原电池工作原理，结合装置图，按要求解答问题：(已知：2Al+6H2O+2NaOH===2Na[Al(OH)4]+3H2↑)
(1)若X为Zn，Y为Cu，Z为硫酸铜溶液，则X为　　　(填电极名称)，判断依据：　　　　 　　　　；铜电极的名称是　　　　，溶液中的Cu2+移向　　　　(填“X”或“Y”)电极。
(2)若X为Mg，Y为Al，Z为氢氧化钠溶液，则X为　　　　(填电极名称)，Y电极可能观察到的现象是　　　　。
原电池中正负极的判断
二、原电池原理的应用
1.加快氧化还原反应的进行
(1)实验室用Zn和稀H2SO4(或稀盐酸)反应制取H2，常用粗锌。原因是粗锌中的杂质和锌、稀H2SO4(或稀盐酸)形成　　　，加快了锌的溶解，使产生H2的速率加快。
(2)生活中常用的取暖产品——暖贴
暖贴内的　　　、　　　　、食盐一旦与空气中的氧气和水蒸气接触就会形成　　　，加快了铁被氧气氧化的速率，短时间内产生较多的热，供人们取暖。
2.比较金属的活动性
一般，若两种金属A、B与电解质溶液构成原电池，若金属A作负极，则金属活动性：　　　。
3.设计原电池
利用Fe+CuSO4===FeSO4+Cu可设计原电池。
电极反应式 材料选择 装置
负极：　　　　　　 正极：　　　　　　 负极：　　　 正极：　　　等(活泼性比Fe　　　的金属或能导电的　　　　均可) 电解质溶液：　　　　溶液
4.解释生活中的现象——钢铁的电化学腐蚀
钢铁在潮湿的空气中容易生锈，分析如下：
形成条件 钢铁表面形成的电解质溶液中溶有　　　　，通常溶液呈　　　　　性或　　　　性
电极材料 负极是　　　　，正极是　　
电极反应 负极：　　　 正极：　　　
总反应式
溶液中的反应 4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3， 2Fe(OH)3===+(3-x)H2O　
电化学腐蚀概念 不纯的金属与电解质溶液接触，发生　　　　反应，比较活泼的金属　　　　　被氧化，这种腐蚀叫作　　　　　
1.钢铁的电化学腐蚀原理如图所示，下列有关说法错误的是(　　)
A.钢铁里的铁和碳与电解质溶液形成无数微小的原电池
B.铁电极发生氧化反应
C.负极的电极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-
D.放置一段时间后，铁片上有铁锈出现
2.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 a极质量减小，b极质量增大 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
3.常温下用过量铁片与稀硫酸反应制取氢气，采取下列措施：①不用铁片，改用等质量的铁粉；②加入少量Na2SO4溶液；③加入少量CuSO4固体；④向H2SO4中通入HCl气体；⑤加入NaNO3固体；⑥将稀硫酸换为98%的硫酸。其中可加快H2生成速率的措施有(　　)
A.①③④ B.①③⑥
C.②④⑤ D.①④⑥
4.现有如下两个反应：
A：H2SO4+2KOH===K2SO4+2H2O
B：Cu+2FeCl3===CuCl2+2FeCl2
(1)根据上述两反应的本质，　　　　(填字母)反应能设计成原电池，原因是　　　　 　　　　。
(2)将上述能设计成原电池的反应设计成原电池。
①写出电极反应式及反应类型：
负极：　　　　，　　　　　　　　　　；
正极：　　　　，　　　　　　　　　　。
②画出装置图并标明电极材料与名称、电解质溶液、电子流向。
____________________________________________________________________________________
③若导线上通过电子2 mol，则负极质量减轻　　　　g。
设计原电池
(1)原理：能自发进行的氧化还原反应。
(2)电极：化合价升高的金属材料作负极，石墨或活泼性比负极弱的金属材料作正极。
(3)电解质溶液：化合价降低的物质的水溶液作电解质溶液。
答案精析
一、
1.逐渐溶解，有气泡产生　没有变化　反应生成氢气　不反应
逐渐溶解，有气泡产生　没有变化　反应生成氢气　不反应
逐渐溶解　有气泡产生　失去　锌离子　得到　氢气　逐渐溶解　有气泡产生　指针发生偏转　失去　锌离子　铜片　氢离子　得到　氢气　电能
2.化学　电　氧化还原
3.(1)负极　氧化反应　Zn-2e-===Zn2+　正极　还原反应
2H++2e-===H2↑　Zn+2H+===Zn2++H2↑
(2)化学　电　(3)负　正　(4)正极　负极
4.活泼性不同　电解质　闭合回路　氧化还原
思考1　③⑤；①中只有一个电极，②中两个电极的活泼性相同，④中酒精为非电解质溶液，不能导电，⑥中电解质溶液(内电路)未形成闭合回路。
思考2　(1)Zn　石墨　(2)Cu2++2e-===Cu　X　(3)氧化反应　Y→电流计→X
应用体验
1.(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√
2.B　[在铜锌原电池中，锌为负极，失去电子，发生氧化反应，电极反应式为Zn-2e-===Zn2+，Cu为正极，得到电子，发生还原反应，电极反应式为2H++2e-===H2↑，所以H+向正极移动，电子由锌流出，经过导线流向铜，每流过1 mol电子，生成0.5 mol H2，正确答案为③④⑤。]
3.A　[在电解质溶液中，Cu2+会向正极Cu电极移动，向负极Zn电极移动，A错误；Zn为原电池的负极，电极反应式为Zn-2e-===Zn2+，B正确；该装置是原电池，将化学能转化为电能，反应过程中会释放能量，反应物的能量比生成物的能量高，C正确；该电池总反应方程式为Zn+Cu2+===Zn2++Cu，根据反应方程式可知，每有1 mol Zn发生反应，有65 g Zn变为Zn2+进入溶液，同时有64 g Cu2+变为单质Cu从溶液中析出，溶液质量增加1 g，由于在同一闭合回路中电子转移数目相等，故电池工作一段时间后，溶液质量增加，D正确。]
4.(1)负极　锌的活泼性比铜强，锌失电子发生氧化反应　正极　Y
(2)正极　铝电极逐渐溶解
二、
1.(1)原电池　(2)铁粉　活性炭　原电池
2.A>B
3.Fe-2e-===Fe2+　Cu2++2e-===Cu　Fe　Cu或C　差　石墨棒　CuSO4
4.O2　中　弱碱　Fe　C　2Fe-4e-===2Fe2+　2H2O+O2+4e-===4OH-　2Fe+2H2O+O2===2Fe(OH)2　原电池　失去电子　电化学腐蚀
应用体验
1.C　[钢铁里的铁和碳与电解质溶液形成无数微小的原电池，发生了电化学腐蚀，A正确；铁作负极，发生氧化反应：Fe-2e-===Fe2+，碳作正极，发生反应为O2+4e-+2H2O===4OH-，总反应为2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2，氢氧化亚铁被氧化生成氢氧化铁，氢氧化铁在一定条件下发生脱水反应，生成红色的铁锈，因此放置一段时间后，铁片上有铁锈出现，B、D正确，C错误。]
2.C　[装置一是原电池，a极质量减小，b极质量增大，则a极为负极，b极为正极，金属的活动性：a>b；装置二没有形成原电池，b极有气体产生，c极无变化，则b比c活泼，且c在金属活动性顺序表中位于氢的后面；装置三中d极溶解，c极有气体产生，则d极为负极，c极为正极，金属的活动性：d>c；装置四中电流从a极流向d极，则a极为正极，d极为负极，d比a活泼，因此四种金属的活动性顺序为d>a>b>c。]
3.A　[①将铁片换为等质量的铁粉，增加接触面积加快化学反应速率；②加入少量Na2SO4溶液，氢离子浓度降低，反应速率减慢；③加入少量CuSO4固体，铁置换出铜，形成原电池，可加快反应速率；④向H2SO4中通入HCl气体，氢离子浓度增大，化学反应速率增大；⑤加入NaNO3固体，因硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性，与铁反应不产生氢气；⑥将稀硫酸换成98%的硫酸，铁遇浓硫酸发生钝化；综上所述，能加快氢气生成速率的措施有①③④。]
4.(1)B　A为非氧化还原反应，没有电子转移；B为能自发进行的氧化还原反应，有电子转移
(2)①Cu-2e-===Cu2+　氧化反应　Fe3++e-===Fe2+　还原反应
②
③64(共77张PPT)
化学能转化为电能
第1课时
专题6　第三单元
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核心素养
发展目标
1.设计实验认识构成原电池的条件。
2.理解原电池的概念及工作原理，能正确判断原电池的正、负极。
3.认识化学能转化为电能的原理及其在生产、生活中的应用。
内容索引
一、原电池工作原理
二、原电池原理的应用
课时对点练
原电池工作原理
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一
实验装置 实验现象 实验结论
锌片：_________________ _____ 铜片：_________ 锌与稀硫酸_____________，铜与稀硫酸_______
1.基础实验探究
一、原电池工作原理
逐渐溶解，有气泡
产生
没有变化
反应生成氢气
不反应
实验装置 实验现象 实验结论
锌片：_____________________ 铜片：_________ 锌与稀硫酸____________，铜与稀硫酸_______
锌片：_________ 铜片：___________ 锌_____电子形成_______进入溶液，氢离子在铜片上_____电子生成_____
逐渐溶解，有气泡产生
没有变化
反应生成氢气
不反应
逐渐溶解
有气泡产生
失去
锌离子
得到
氢气
实验装置 实验现象 实验结论
锌片：_________ 铜片：___________ 电流计：_____________ 锌_____电子形成_______进入溶液，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_____
逐渐溶解
有气泡产生
指针发生偏转
失去
锌离子
铜片
氢离子
得到
氢气
电能
2.原电池的概念
原电池是把_____能转变为___能的装置；原电池反应的本质是_________反应。
化学
电
氧化还原
3.原电池的工作原理
(1)分析下图并填空
负极
氧化反应
Zn-2e- Zn2+
正极
还原反应
2H++2e- H2↑
原电池总反应式：___________________。
Zn+2H+===Zn2++H2↑
(2)能量转化：_____能转变为___能。
(3)电子的移动方向：从___极流出，经导线流向___极。
(4)离子的移动方向：阳离子向_____移动，阴离子向_____移动。
特别提醒　原电池中“电子不下水，离子不上岸”，即电子只能沿导线移动，离子只能在溶液中移动。
化学
电
负
正
正极
负极
4.原电池的构成条件
活泼性不同
电解质
闭合回路
氧化还原
下列装置中哪些能够组成原电池？不能构成原电池的试分别说明理由。
思考1
提示　③⑤；①中只有一个电极，②中两个电极的活泼性相同，④中酒精为非电解质溶液，不能导电，⑥中电解质溶液(内电路)未形成闭合回路。
如图所示的原电池装置，X、Y为两电极，电解质溶液为稀
硫酸，外电路中的电子流向如图所示。
(1)若两电极分别为Zn和石墨，则X：____，Y：_____。
(2)若两电极分别为Fe和石墨，电解质溶液为CuSO4溶液，则正极反应式为______________，溶液中S流向___(填“X”或“Y”)极。
(3)此装置X极发生的反应类型为_________(填“还原反应”或“氧化反应”)，外电路电流的方向为______________。
思考2
Zn
石墨
Cu2++2e-===Cu
X
氧化反应
Y→电流计→X
1.判断正误
(1)原电池中，两极电极材料必须是金属，且负极材料的活动性一定强于正极材料的活动性
(2)将铜片和锌片用导线连接插入酒精中，电流计指针发生偏转
(3)在铜、锌和稀硫酸组成的原电池中，电子由锌通过导线流向铜，再由铜通过电解质溶液到达锌
(4)原电池中阳离子向正极移动
(5)原电池工作时，正极与负极转移电子数相同
应用体验
×
×
×
√
√
2.某实验兴趣小组用如图所示装置做完实验后，在读书卡片上记下了如下6条记录，其中合理的是
A.① ② ③
B.③ ④ ⑤
C.④ ⑤ ⑥
D.② ③ ④
应用体验
√
实验后的记录：
① Zn为正极，Cu为负极
② H+向负极移动
③ 电子流动方向为Zn→导线→Cu
④ Cu极有H2产生
⑤若有1 mol电子通过导线，则产生0.5 mol H2
⑥正极的电极反应式为Zn-2e-===Zn2+
应用体验
在铜锌原电池中，锌为负极，失去电子，发生氧化反应，
电极反应式为Zn-2e-===Zn2+，Cu为正极，得到电子，发
生还原反应，电极反应式为2H++2e-===H2↑，所以H+向
正极移动，电子由锌流出，经过导线流向铜，每流过1 mol电子，生成0.5 mol H2，正确答案为③④⑤。
3.(2024·山东济宁高一期中)某化学兴趣小组的同学设计了如图所示原电池装置。下列说法错误的是
A.溶液中 Cu2+向 Zn 电极移动，
向 Cu 电极移动
B.电池工作时，Zn 片发生的电
极反应：Zn-2e-===Zn2+
C.该装置反应的能量变化可用如图表示
D.电池工作一段时间后，溶液质量增加
应用体验
√
应用体验
在电解质溶液中，Cu2+会向正极Cu电极移动，向负极Zn电极移动，A错误；
Zn为原电池的负极，电极反应式为Zn-2e-===Zn2+，B正确；
应用体验
该装置是原电池，将化学能转化为电能，反应过程中会释放能量，反应物的能量比生成物的能量高，C正确；
应用体验
该电池总反应方程式为Zn+Cu2+
===Zn2++Cu，根据反应方程式可知，每有1 mol Zn发生反应，有65 g Zn变为Zn2+进入溶液，同时
有64 g Cu2+变为单质Cu从溶液中析出，溶液质量增加1 g，由于在同一闭合回路中电子转移数目相等，故电池工作一段时间后，溶液质量增加，D正确。
4.根据原电池工作原理，结合装置图，按要求解答问题：(已知：2Al+
6H2O+2NaOH===2Na[Al(OH)4]+3H2↑)
(1)若X为Zn，Y为Cu，Z为硫酸铜溶液，则X为_____
(填电极名称)，判断依据：______________________
___________________； 铜电极的名称是　 　，溶
液中的Cu2+移向　　(填“X”或“Y”)电极。
应用体验
负极
锌的活泼性比铜强，锌
失电子发生氧化反应
正极
Y
(2)若X为Mg，Y为Al，Z为氢氧化钠溶液，则X为_____(填电极名称)，Y电极可能观察到的现象是　　　 　　　 。
应用体验
正极
铝电极逐渐溶解
归纳总结
原电池中正负极的判断
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二
原电池原理的应用
1.加快氧化还原反应的进行
(1)实验室用Zn和稀H2SO4(或稀盐酸)反应制取H2，常用粗锌。原因是粗锌中的杂质和锌、稀H2SO4(或稀盐酸)形成_______，加快了锌的溶解，使产生H2的速率加快。
(2)生活中常用的取暖产品——暖贴
暖贴内的_____、_______、食盐一旦与空气中的氧气和水蒸气接触就会形成_______，加快了铁被氧气氧化的速率，短时间内产生较多的热，供人们取暖。
二、原电池原理的应用
原电池
铁粉
活性炭
原电池
2.比较金属的活动性
一般，若两种金属A、B与电解质溶液构成原电池，若金属A作负极，则金属活动性：______。
A>B
电极反应式 材料选择 装置
负极：_____________ 正极：______________ 负极：____ 正极：_______等(活泼性比Fe___的金属或能导电的_______均可) 电解质溶液：_______溶液
3.设计原电池
利用Fe+CuSO4===FeSO4+Cu可设计原电池。
Fe-2e-===Fe2+
Cu2++2e-===Cu
Fe
Cu或C
差
石墨棒
CuSO4
4.解释生活中的现象——钢铁的电化学腐蚀
钢铁在潮湿的空气中容易生锈，分析如下：
形成条件 钢铁表面形成的电解质溶液中溶有____，通常溶液呈___性或_____性
电极材料 负极是____，正极是___
电极反应 负极：_______________
正极：____________________
O2
中
弱碱
Fe
C
2Fe-4e-===2Fe2+
2H2O+O2+4e-===4OH-
总反应式 _________________________
溶液中的反应 4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3，
2Fe(OH)3===+(3-x)H2O　
电化学腐蚀概念 不纯的金属与电解质溶液接触，发生_______反应，比较活泼的金属_________被氧化，这种腐蚀叫作___________
2Fe+2H2O+O2===2Fe(OH)2
原电池
失去电子
电化学腐蚀
1.钢铁的电化学腐蚀原理如图所示，下列有关说法错误的是
A.钢铁里的铁和碳与电解质溶液形成无数微小的原电池
B.铁电极发生氧化反应
C.负极的电极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-
D.放置一段时间后，铁片上有铁锈出现
应用体验
√
应用体验
钢铁里的铁和碳与电解质溶液形成无数微小的原电池，发生了电化学腐蚀，A正确；
铁作负极，发生氧化反应：Fe-2e-===Fe2+，碳作正极，发生反应为O2+4e-+2H2O===4OH-，总
反应为2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2，氢氧化亚铁被氧化生成氢氧化铁，氢氧化铁在一定条件下发生脱水反应，生成红色的铁锈，因此放置一段时间后，铁片上有铁锈出现，B、D正确，C错误。
2.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：
应用体验
实验 装置
部分实验现象 a极质量减小，b极质量增大 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
应用体验
√
应用体验
装置一是原电池，a极质量减小，b极质量增大，则a极为负极，b极为正极，金属的活动性：a>b；装置二没有形成原电池，b极有气体产生，c极无变化，则b比c活泼，且c在金属活动性顺序表中位于氢的后面；装置三中d极溶解，c极有气体产生，则d极为负极，c极为正极，金属的活动性：d>c；装置四中电流从a极流向d极，则a极为正极，d极为负极，d比a活泼，因此四种金属的活动性顺序为d>a>b>c。
3.常温下用过量铁片与稀硫酸反应制取氢气，采取下列措施：①不用铁片，改用等质量的铁粉；②加入少量Na2SO4溶液；③加入少量CuSO4固体；④向H2SO4中通入HCl气体；⑤加入NaNO3固体；⑥将稀硫酸换为98%的硫酸。其中可加快H2生成速率的措施有
A.①③④ B.①③⑥
C.②④⑤ D.①④⑥
应用体验
√
应用体验
①将铁片换为等质量的铁粉，增加接触面积加快化学反应速率；
②加入少量Na2SO4溶液，氢离子浓度降低，反应速率减慢；
③加入少量CuSO4固体，铁置换出铜，形成原电池，可加快反应速率；
④向H2SO4中通入HCl气体，氢离子浓度增大，化学反应速率增大；
⑤加入NaNO3固体，因硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性，与铁反应不产生氢气；
⑥将稀硫酸换成98%的硫酸，铁遇浓硫酸发生钝化；综上所述，能加快氢气生成速率的措施有①③④。
4.现有如下两个反应：
A：H2SO4+2KOH===K2SO4+2H2O
B：Cu+2FeCl3===CuCl2+2FeCl2
(1)根据上述两反应的本质，　　(填字母)反应能设计成原电池，原因是__________________________________________________________
__________________。
应用体验
B
A为非氧化还原反应，没有电子转移；B为能自发进行的氧化还原反应，有电子转移
(2)将上述能设计成原电池的反应设计成原电池。
①写出电极反应式及反应类型：
负极：　　　 　，　　　　 ；
正极：　　　 　，　　　 　。
应用体验
Cu-2e-===Cu2+
氧化反应
Fe3++e-===Fe2+
还原反应
②画出装置图并标明电极材料与名称、电解质溶液、电子流向。
应用体验
③若导线上通过电子2 mol，则负极质量减轻　　 g。
答案　
64
归纳总结
设计原电池
(1)原理：能自发进行的氧化还原反应。
(2)电极：化合价升高的金属材料作负极，石墨或活泼性比负极弱的金属材料作正极。
(3)电解质溶液：化合价降低的物质的水溶液作电解质溶液。
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课时对点练
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 C C D B D D C D
题号 9 10 11 12
答案 C A B C
对一对
答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
(1)Fe+2H+===Fe2++H2↑
(2)正　2H++2e-===H2↑　减弱　负　Fe-2e-===Fe2+
(3)Zn　Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑
(4)B>A>C
13.
答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
(1)负　有气泡生成　电流　(2)不能　CCl4为非电解质，不能形成闭合回路　(3)①B　②Cu2++2e-===Cu　③9.2
14.
答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
实验1 实验2 实验3
实验装置
实验现象 ①锌粒逐渐变小； ②铜丝远离锌粒的一端有气泡产生 无明显现象 ①锌粒逐渐变小；
②锌粒上有气泡产生；
③铜丝无明显变化
题组一　化学能转化为电能
1.某实验小组同学设计如图所示对比实验，探究原电池的构成条件，下列相关说法不正确的是
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
答案
A.实验1形成原电池，将化学能转化为电能
B.实验1中锌粒作负极，铜丝作正极
C.对比实验1和实验2，说明形成原电池可以使Cu与稀硫酸反应
D.对比实验1和实验3，说明形成原电池需要导线连成闭合回路
√
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答案
实验1中形成原电池，化学能转化为电能，锌粒作负极，发生失电子的氧化反应：Zn-2e-===Zn2+，铜丝作正极，发生得电子的还原反应：2H++2e-===H2↑，A、B正确；
实验1的本质是锌粒与稀硫酸的反应，C错误；
原电池需要形成闭合回路，D正确。
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答案
2.如图装置中，M棒变细，N棒变粗。由此判断下表所列M、N、R物质，其中合理的是
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选项 M N R
A 锌 铜 稀硫酸
B 铜 铁 稀盐酸
C 铁 铜 硝酸银
D 铜 铁 蔗糖溶液
√
答案
由于蔗糖溶液不是电解质溶液，故D错误；
M棒变细，N棒变粗，则M为负极，N为正极，M的金属活动性比N强，故B错误；
N棒变粗则电解质溶液中有能得电子的金属阳离子，故A错误。
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答案
3.(2024·长沙高一期中)一种原电池的简易装置如图所示，NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是
A.银是正极，溶液中的阴离子向银电极移动
B.该装置工作时，电子的移动方向为铁电极
→硫酸铜溶液→银电极
C.铁是负极，电极反应式为Fe-3e-===Fe3+
D.理论上，当正极质量增加6.4 g时，外电路转移电子数目为0.2NA
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银是正极，溶液中的阳离子向银电极移动，故A错误；
电子的移动方向为铁电极→导线→银电极，故B错误；
负极电极反应式为Fe-2e-===Fe2+，故C错误；
正极电极反应式为Cu2++2e-===Cu，质量增加6.4 g，即生成0.1 mol铜，外电路转移电子数目为0.2NA，故D正确。
答案
题组二　原电池工作原理的应用
4.下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是
A.①②③④ 　B.④②①③
C.③①②④ 　 D.②①③④
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③中的锌作负极，腐蚀速率最快；
④中的锌与外界不接触，腐蚀速率最慢；
②中的锌作正极，腐蚀速率比①中的锌要慢；
因此腐蚀速率由慢到快的顺序为④②①③。
答案
5.向等质量的两份锌a、b中分别加入过量的稀H2SO4，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，下列选项表示生成H2的体积(V)与时间(t)的关系，其中正确的是
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a中少量Zn置换出少量Cu，形成Zn Cu原电池，可加快反应速率，但由于a中Zn置换Cu2+消耗了一部分，所以最后生成H2的体积小于b，故选D。
答案
题组三　钢铁的电化学腐蚀
6.糕点包装中常见的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等，脱氧过程中发生了原电池反应。下列分析正确的是
A.脱氧过程中，化学能全部转化为电能
B.脱氧过程中，炭粉发生氧化反应生成CO2
C.脱氧过程中，Cl-发生氧化反应：2Cl--2e-===Cl2↑
D.脱氧过程中，铁电极发生的反应为Fe-2e-===Fe2+
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脱氧过程中，化学能除转化为电能外，还部分转化为热能，故A错误；
炭粉为原电池的正极，没有参与反应，故B错误；
NaCl是电解质，没有参与反应，故C错误；
铁是原电池的负极，发生氧化反应，故D正确。
答案
7.在钢铁腐蚀过程中，下列五种变化可能发生的是
①Fe2+转化为Fe3+　②O2被还原　③产生H2　④Fe(OH)3脱水形成Fe2O3·xH2O　⑤杂质碳被氧化
A.①② B.②③④
C.①②③④ D.①②③④⑤
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答案
钢铁在腐蚀过程中，负极发生反应：Fe-2e-===Fe2+，正极O2或H+得电子，Fe2+与OH-结合生成Fe(OH)2，Fe(OH)2被氧化生成Fe(OH)3，Fe(OH)3
脱水形成铁锈。
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8.(2023·无锡高一质检)某兴趣小组模拟纸电池进行实验(如图)，有关说法正确的是
A.Zn为正极
B.工作时Cu电极发生氧化反应
C.工作时电子经外电路由Cu流向Zn
D.工作一段时间后Cu电极质量增加
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由于Zn比Cu活泼，故Zn为负极，
A错误；
工作时Cu电极作正极，发生还原反应，电极反应式为Cu2++2e-===Cu，B错误；
工作时电子经外电路由负极Zn流向正极Cu，C错误；
电解质溶液为硫酸铜溶液，工作时Cu2+在铜电极得电子生成Cu，工作一段时间后Cu电极质量增加，D正确。
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答案
9.如图为镁 次氯酸盐电池的工作原理，下列说法正确的是
A.a极为电池正极
B.电子由a极流向b极，再经过溶液回到a极
C.电池总反应式为Mg+ClO-+H2O===Mg(OH)2+Cl-
D.外电路中转移2 mol电子，b极消耗2 mol ClO-
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答案
在b极，ClO-得到电子转化为Cl-，所以b极为原电池的正极，a为负极，故A错误；
电子由负极流向正极，但不经过电解质溶液，故B错误；
a为负极，则负极是镁失去电子，生成的Mg2+和溶液中的OH-结合成Mg(OH)2，正极是ClO-得到电子转化为Cl-，
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所以电池总反应式为 Mg+ClO-+H2O===Mg(OH)2+Cl-，故C正确；
1 mol ClO-得到2 mol电子转化为Cl-，所以当外电路中转移2 mol电子时，b极消耗1 mol ClO-，故D错误。
答案
10.我国在太阳能光电催化—化学耦合分解硫化氢研究中获得新进展，相关装置如图所示。下列说法正确的是(已知质子交换膜只允许H+通过)
A.该制氢工艺中可以实现H2S的连续高效转化
B.该装置工作时，H+由b极区流向a极区
C.a极上发生的电极反应为Fe3++e-===Fe2+
D.a极区需不断补充含Fe3+和Fe2+的溶液
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该装置工作时，H+由a极区流向b极区，B项错误；
a极上有电子流出，发生氧化反应，所以a极上发生的电极反应为Fe2+-e-===
Fe3+，C项错误；
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由图可知，a极区Fe2+和Fe3+可相互转化，故不需补充含Fe3+和Fe2+的溶液，D项错误。
答案
11.锌 空气电池(原理如图)适宜用作城市电动车的动力电源，放电时Zn转化为ZnO。则该电池放电时下列说法正确的是
A.将电能转化为化学能
B.氧气在石墨电极上发生还原反应
C.电流由Zn电极经导线流向石墨电极
D.该电池放电时OH-向石墨电极移动
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该装置为将化学能转化为电能的原电池，故A错误；
石墨电极为原电池的正极，水分子作用下氧气在正极上得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，故B正确；
锌电极为原电池的负极，则电流由正极石墨电极经导线流向负极锌电极，电池放电时阴离子OH-向Zn电极移动，故C、D错误。
答案
12.将锌片和铜片用导线相连浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计(装置如图)，若该电池中两电极的总质量为60 g，工作一段时间后，取出锌片和铜片洗净干燥后称重，总质量为47 g，则该过程中产生H2(标准状况下)的体积为
A.2.24 L B.3.36 L
C.4.48 L D.6.72 L
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答案
由题意可知，该原电池中，锌易失电子发生氧化反应而作负极，电极反应式为Zn-2e-===Zn2+，铜作正极，正极上氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为2H++2e-===H2↑，则负极上锌生成锌离子进入溶液而导致质量减少，正极上
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氢离子得电子生成氢气，所以正极质量不变，两个电极减少的质量是参加反应的锌的质量，锌和稀硫酸反应的离子方程式为2H++Zn===Zn2++H2↑，
根据反应的离子方程式得氢气的物质的量n(H2)=n(Zn)==0.2 mol，
标准状况下H2的体积为V(H2)=0.2 mol×22.4 L·mol-1=4.48 L。
答案
13.(2023·南京高一期中)A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。
(1)A中反应的离子方程式为　　　　 。
(2)B中锡极为　　极，电极反应式为__________
_____，锡极附近溶液的酸性　　　(填“增强”“减弱”或“不变”)。B中Fe极为　 极，电极反应式为　　 　 。
(3)C中被腐蚀的金属是　　，总反应的化学方程式为_________________
____________。
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Fe+2H+===Fe2++H2↑
正
2H++2e-===
H2↑
减弱
负
Fe-2e-===Fe2+
Zn
Zn+H2SO4===
ZnSO4+H2↑
答案
(4)A、B、C中铁被腐蚀由快到慢的顺序是
　　　　。
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B>A>C
A中不能形成原电池，铁与稀硫酸发生置换反应；
B中能形成原电池，铁比锡活泼，锡为正极，铁为负极，铁被腐蚀的速率加快；
C能形成原电池，锌比铁活泼，锌为负极，不断被腐蚀。
答案
(1)当图Ⅰ中的电解质溶液为稀硫酸时，铁片作　　极，铜片上的现象是　　　　 　；图中箭头的方向表示　　 (填“电子”或“电流”)的流向。
14.现有如图Ⅰ原电池装置，插入电解质溶液前Cu和Fe电极的质量相等。
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有气泡生成
电流
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铁比铜活泼，所以当电解质溶液为稀硫酸时，铁作负极，铜作正极，铜电极的电极反应式为2H++2e-===H2↑，所以铜片上的现象是有气泡生成；图中的箭头方向是由正极指向负极，故应是电流方向。
答案
(2)若将图Ⅰ中的U形管虚线以下的电解质溶液换为四氯化碳(不导电)，如图Ⅱ所示，则该装置　　 (填“能”或“不能”)形成原电池，原因是____________
_______________________。
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不能
CCl4为非电
解质，不能形成闭合回路
由于四氯化碳不导电，所以不能形成闭合回路，图Ⅱ所示装置不能形成原电池。
答案
(3)当电解质溶液为某溶液时，两电极的质量变化曲线如图Ⅲ所示。
①该电解质溶液可以是下列中的　　(填字母)。
A.稀硫酸 B.CuSO4溶液
C.稀盐酸 D.FeSO4溶液
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B
由图Ⅲ可知两电极的质量均在变化，Fe电极的质量减小而Cu电极的质量增加，故电解质溶液为硫酸铜溶液。
答案
②Cu电极的电极反应式为　　　 　。
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Cu2++2e-===Cu
Cu电极的电极反应式为Cu2++2e-===Cu。
答案
③6 min时Cu电极的质量为　　 g。
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9.2
Fe电极的电极反应式为Fe-2e-===Fe2+，6 min时Fe电极减少的质量为6.0 g-3.2 g=2.8 g，根据得失电子守恒求得Cu电极增加的质量为3.2 g，故m=(6.0+3.2) g=9.2 g。
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答案作业7　化学能转化为电能
(分值：100分)
(选择题1~12题，每小题5分，共60分)
题组一　化学能转化为电能
1.某实验小组同学设计如图所示对比实验，探究原电池的构成条件，下列相关说法不正确的是(　　)
实验1 实验2 实验3
实验装置
实验现象 ①锌粒逐渐变小； ②铜丝远离锌粒的一端有气泡产生 无明显现象 ①锌粒逐渐变小； ②锌粒上有气泡产生； ③铜丝无明显变化
A.实验1形成原电池，将化学能转化为电能
B.实验1中锌粒作负极，铜丝作正极
C.对比实验1和实验2，说明形成原电池可以使Cu与稀硫酸反应
D.对比实验1和实验3，说明形成原电池需要导线连成闭合回路
2.如图装置中，M棒变细，N棒变粗。由此判断下表所列M、N、R物质，其中合理的是(　　)
选项 M N R
A 锌 铜 稀硫酸
B 铜 铁 稀盐酸
C 铁 铜 硝酸银
D 铜 铁 蔗糖溶液
3.(2024·长沙高一期中)一种原电池的简易装置如图所示，NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是(　　)
A.银是正极，溶液中的阴离子向银电极移动
B.该装置工作时，电子的移动方向为铁电极→硫酸铜溶液→银电极
C.铁是负极，电极反应式为Fe-3e-===Fe3+
D.理论上，当正极质量增加6.4 g时，外电路转移电子数目为0.2NA
题组二　原电池工作原理的应用
4.下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是(　　)
A.①②③④ B.④②①③
C.③①②④ D.②①③④
5.向等质量的两份锌a、b中分别加入过量的稀H2SO4，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，下列选项表示生成H2的体积(V)与时间(t)的关系，其中正确的是(　　)
题组三　钢铁的电化学腐蚀
6.糕点包装中常见的脱氧剂组成为还原性铁粉、氯化钠、炭粉等，脱氧过程中发生了原电池反应。下列分析正确的是(　　)
A.脱氧过程中，化学能全部转化为电能
B.脱氧过程中，炭粉发生氧化反应生成CO2
C.脱氧过程中，Cl-发生氧化反应：2Cl--2e-===Cl2↑
D.脱氧过程中，铁电极发生的反应为Fe-2e-===Fe2+
7.在钢铁腐蚀过程中，下列五种变化可能发生的是(　　)
①Fe2+转化为Fe3+　②O2被还原　③产生H2
④Fe(OH)3脱水形成Fe2O3·xH2O　⑤杂质碳被氧化
A.①② B.②③④
C.①②③④ D.①②③④⑤
8.(2023·无锡高一质检)某兴趣小组模拟纸电池进行实验(如图)，有关说法正确的是(　　)
A.Zn为正极
B.工作时Cu电极发生氧化反应
C.工作时电子经外电路由Cu流向Zn
D.工作一段时间后Cu电极质量增加
9.如图为镁 次氯酸盐电池的工作原理，下列说法正确的是(　　)
A.a极为电池正极
B.电子由a极流向b极，再经过溶液回到a极
C.电池总反应式为Mg+ClO-+H2O===Mg(OH)2+Cl-
D.外电路中转移2 mol电子，b极消耗2 mol ClO-
10.我国在太阳能光电催化—化学耦合分解硫化氢研究中获得新进展，相关装置如图所示。下列说法正确的是(已知质子交换膜只允许H+通过)(　　)
A.该制氢工艺中可以实现H2S的连续高效转化
B.该装置工作时，H+由b极区流向a极区
C.a极上发生的电极反应为Fe3++e-===Fe2+
D.a极区需不断补充含Fe3+和Fe2+的溶液
11.锌 空气电池(原理如图)适宜用作城市电动车的动力电源，放电时Zn转化为ZnO。则该电池放电时下列说法正确的是(　　)
A.将电能转化为化学能
B.氧气在石墨电极上发生还原反应
C.电流由Zn电极经导线流向石墨电极
D.该电池放电时OH-向石墨电极移动
12.将锌片和铜片用导线相连浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计(装置如图)，若该电池中两电极的总质量为60 g，工作一段时间后，取出锌片和铜片洗净干燥后称重，总质量为47 g，则该过程中产生H2(标准状况下)的体积为(　　)
A.2.24 L B.3.36 L
C.4.48 L D.6.72 L
13.(20分)(2023·南京高一期中)A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。
(1)A中反应的离子方程式为　　　　。
(2)B中锡极为　　　　极，电极反应式为　　　　　　　　　　　　　，锡极附近溶液的酸性　　　(填“增强”“减弱”或“不变”)。B中Fe极为　　　　极，电极反应式为　　　　。
(3)C中被腐蚀的金属是　　　　，总反应的化学方程式为　　　　。
(4)A、B、C中铁被腐蚀由快到慢的顺序是　　　　。
14.(20分)现有如图Ⅰ原电池装置，插入电解质溶液前Cu和Fe电极的质量相等。
(1)当图Ⅰ中的电解质溶液为稀硫酸时，铁片作　　　　极，铜片上的现象是　　　　　　　　；图中箭头的方向表示　　　　(填“电子”或“电流”)的流向。
(2)若将图Ⅰ中的U形管虚线以下的电解质溶液换为四氯化碳(不导电)，如图Ⅱ所示，则该装置　　　(填“能”或“不能”)形成原电池，原因是　　　　　　　　　。
(3)当电解质溶液为某溶液时，两电极的质量变化曲线如图Ⅲ所示。
①该电解质溶液可以是下列中的　　　　(填字母)。
A.稀硫酸 B.CuSO4溶液
C.稀盐酸 D.FeSO4溶液
②Cu电极的电极反应式为　　　　。
③6 min时Cu电极的质量为　　　　g。
答案精析
1.C　[实验1中形成原电池，化学能转化为电能，锌粒作负极，发生失电子的氧化反应：Zn-2e-===Zn2+，铜丝作正极，发生得电子的还原反应：2H++2e-===H2↑，A、B正确；实验1的本质是锌粒与稀硫酸的反应，C错误；原电池需要形成闭合回路，D正确。]
2.C　[由于蔗糖溶液不是电解质溶液，故D错误；M棒变细，N棒变粗，则M为负极，N为正极，M的金属活动性比N强，故B错误；N棒变粗则电解质溶液中有能得电子的金属阳离子，故A错误。]
3.D　[银是正极，溶液中的阳离子向银电极移动，故A错误；电子的移动方向为铁电极→导线→银电极，故B错误；负极电极反应式为Fe-2e-===Fe2+，故C错误；正极电极反应式为Cu2++2e-===Cu，质量增加6.4 g，即生成0.1 mol铜，外电路转移电子数目为0.2NA，故D正确。]
4.B　[③中的锌作负极，腐蚀速率最快；④中的锌与外界不接触，腐蚀速率最慢；②中的锌作正极，腐蚀速率比①中的锌要慢；因此腐蚀速率由慢到快的顺序为④②①③。]
5.D　[a中少量Zn置换出少量Cu，形成Zn Cu原电池，可加快反应速率，但由于a中Zn置换Cu2+消耗了一部分，所以最后生成H2的体积小于b，故选D。]
6.D　[脱氧过程中，化学能除转化为电能外，还部分转化为热能，故A错误；炭粉为原电池的正极，没有参与反应，故B错误；NaCl是电解质，没有参与反应，故C错误；铁是原电池的负极，发生氧化反应，故D正确。]
7.C　[钢铁在腐蚀过程中，负极发生反应：Fe-2e-===Fe2+，正极O2或H+得电子，Fe2+与OH-结合生成Fe(OH)2，Fe(OH)2被氧化生成Fe(OH)3，Fe(OH)3脱水形成铁锈。]
8.D　[由于Zn比Cu活泼，故Zn为负极，A错误；工作时Cu电极作正极，发生还原反应，电极反应式为Cu2++2e-===Cu，B错误；工作时电子经外电路由负极Zn流向正极Cu，C错误；电解质溶液为硫酸铜溶液，工作时Cu2+在铜电极得电子生成Cu，工作一段时间后Cu电极质量增加，D正确。]
9.C　[在b极，ClO-得到电子转化为Cl-，所以b极为原电池的正极，a为负极，故A错误；电子由负极流向正极，但不经过电解质溶液，故B错误；a为负极，则负极是镁失去电子，生成的Mg2+和溶液中的OH-结合成Mg(OH)2，正极是ClO-得到电子转化为Cl-，所以电池总反应式为 Mg+ClO-+H2O===Mg(OH)2+Cl-，故C正确；1 mol ClO-得到2 mol电子转化为Cl-，所以当外电路中转移2 mol电子时，b极消耗1 mol ClO-，故D错误。]
10.A　[该装置工作时，H+由a极区流向b极区，B项错误；a极上有电子流出，发生氧化反应，所以a极上发生的电极反应为Fe2+-e-===Fe3+，C项错误；由图可知，a极区Fe2+和Fe3+可相互转化，故不需补充含Fe3+和Fe2+的溶液，D项错误。]
11.B　[该装置为将化学能转化为电能的原电池，故A错误；石墨电极为原电池的正极，水分子作用下氧气在正极上得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，故B正确；锌电极为原电池的负极，则电流由正极石墨电极经导线流向负极锌电极，电池放电时阴离子OH-向Zn电极移动，故C、D错误。]
12.C　[由题意可知，该原电池中，锌易失电子发生氧化反应而作负极，电极反应式为Zn-2e-===Zn2+，铜作正极，正极上氢离子得电子发生还原反应，电极反应式为2H++2e-===H2↑，则负极上锌生成锌离子进入溶液而导致质量减少，正极上氢离子得电子生成氢气，所以正极质量不变，两个电极减少的质量是参加反应的锌的质量，锌和稀硫酸反应的离子方程式为2H++Zn===Zn2++H2↑，根据反应的离子方程式得氢气的物质的量n(H2)=n(Zn)==0.2 mol，标准状况下H2的体积为V(H2)=0.2 mol×22.4 L·mol-1=4.48 L。]
13.(1)Fe+2H+===Fe2++H2↑
(2)正　2H++2e-===H2↑　减弱　负　Fe-2e-===Fe2+
(3)Zn　Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑
(4)B>A>C
解析　A中不能形成原电池，铁与稀硫酸发生置换反应；B中能形成原电池，铁比锡活泼，锡为正极，铁为负极，铁被腐蚀的速率加快；C能形成原电池，锌比铁活泼，锌为负极，不断被腐蚀。
14.(1)负　有气泡生成　电流　(2)不能　CCl4为非电解质，不能形成闭合回路　(3)①B　②Cu2++2e-===Cu　③9.2
解析　(1)铁比铜活泼，所以当电解质溶液为稀硫酸时，铁作负极，铜作正极，铜电极的电极反应式为2H++2e-===H2↑，所以铜片上的现象是有气泡生成；图中的箭头方向是由正极指向负极，故应是电流方向。(2)由于四氯化碳不导电，所以不能形成闭合回路，图Ⅱ所示装置不能形成原电池。(3)①由图Ⅲ可知两电极的质量均在变化，Fe电极的质量减小而Cu电极的质量增加，故电解质溶液为硫酸铜溶液。②Cu电极的电极反应式为Cu2++2e-===Cu。③Fe电极的电极反应式为Fe-2e-===Fe2+，6 min时Fe电极减少的质量为6.0 g-3.2 g=2.8 g，根据得失电子守恒求得Cu电极增加的质量为3.2 g，故m=(6.0+3.2) g=9.2 g。

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