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1.2.1原电池的工作原理
基础巩固
1.原电池
(1)定义：将　　　　转化为　　　的装置。
(2)实质：将　　　　　反应的　　　　　变成　　　　　　　　。即将　　　　转化成　　　。
(3)简单原电池的构成条件：
①　　　　　　　　　　;②　　　　　　　　　　　;③　　　　　　　;④　　　　　　　　　　　　　.
2.原电池的工作原理
工作原理：利用　　　　　反应在不同区域内进行，以适当方式连接起来，获得电流。
以铜锌原电池为例：
(1)在CuSO4溶液中，锌片逐渐　　　，即Zn被　　　，锌原子　　电子，形成　　　进入溶液，从锌片上释放的电子，经过导线流向　　　。
CuSO4溶液中，　　　从铜片上得电子，被还原为　　　　并沉积在铜片上。
锌为　　　，发生　　　反应，电极反应为Zn-2e-Zn2+。
铜为　　　，发生　　　反应，电极反应为Cu2++2e-Cu。
总反应为Zn+Cu2+Zn2++Cu，反应是自发进行的。
(2)闭合回路的构成
外电路：电子从　　　到　　　，电流从　　　到　　　,
内电路：溶液中的　　离子移向负极，　　离子移向正极。
注意：电子“不下水”，离子“不上岸”。
(3)盐桥
盐桥中通常装有　　　　　　　　　　。当其连通时，随着反应的进行，Zn棒中的Zn原子失去电子成为Zn2+进入溶液中，使ZnSO4溶液中Zn2+过多，带正电荷；Cu2+在Cu棒表面获得电子沉积为Cu，溶液中Cu2+过少，S过多，溶液带负电荷；当溶液不能保持电中性时，将阻止放电作用的继续进行。盐桥的存在避免了这种情况的发生，其中　　向ZnSO4溶液迁移，　　向CuSO4 溶液迁移，分别中和过剩的电荷，使溶液保持电中性，反应可以继续进行。
3.请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)原电池中电流的方向是负极→导线→正极( )
(2)原电池中负极发生的反应是还原反应( )
(3)铜锌原电池中电子由锌电极经过电解质溶液流向铜电极( )
(4)在原电池中阴离子移向负极( )
(5)原电池的正极一定是化学性质不活泼的金属( )
根基训练
1.下列有关原电池构成要素的说法错误的是( )
A.一般有一个自发的氧化还原反应 B.必须有离子导体
C.必须有两个活性不同的电极 D.必须形成闭合回路
2.选用稀、溶液、铁棒、铜棒、铂棒，组成下图所示的原电池装置（只有两个电极），观察到电流计G的指针均明显偏转，则其可能的组合共有( )
A.6种 B.5种 C.4种 D.3种
3.下列各组装置中能形成原电池的是( )
A. B.
C. D.
4.下列装置能构成原电池的是( )
A. B. C. D.
5.M、N、P、E四种金属，已知：①；②M、P用导线连接放入溶液中，M表面有大量气泡逸出；③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应式分别为，。则这四种金属的还原性的强弱顺序是
A. B.
C. D.
6.如图是化学课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置示意图。下列有关该装置的说法正确的是( )
A.其能量转化的形式主要是“化学能→电能→光能”
B.如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向将改变
C.铜片为正极，其附近的溶液变蓝，溶液中有产生
D.如果将稀硫酸换成苹果汁，LED灯将不会发光
7.下列关于实验现象的描述不正确的是( )
A.把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡
B.用锌片作负极，铜片作正极，在溶液中，铜片质量增加
C.把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴溶液，产生气泡的速率加快
D.把铜片插入溶液中，在铜片表面出现一层铁
8.①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。①②相连时，外电路电流从②流向①；①③相连时，③为正极；②④相连时，②上有气泡逸出；③④相连时，③的质量减少。据此判断这四种金属活泼性由大到小的顺序是( )
A.①③②④ B.①③④② C.③④②① D.③①②④
9.现代生活离不开方便实用的化学电源，下列装置能产生电流的是( )
A. B.
C. D.
10.下列说法正确的是( )
A.构成原电池正极和负极的材料必须是金属
B.在原电池中，电子流出的一极是正极，该电极上发生还原反应
C.原电池是将化学能转变为电能的装置
D.原电池可以把物质内部的能量全部转化为电能
拔高提升
1.某原电池的总反应的离子方程式为：，能实现该反应的原电池组成是( )
A.正极为铜，负极为铁，电解质溶液为溶液
B.正极为铜，负极为铁，电解质溶液为NaCl溶液
C.正极为铁，负极为铁，电解质溶液为溶液
D.正极为银，负极为铁，电解质溶液为溶液
2.比较X、Y、Z、W四种金属的活动性，方案及相关现象如下：
①将四种金属各自浸入稀硫酸中，只有W表面无气泡产生；
②将X、Y用导线连接浸入稀硫酸中，X上产生气泡；
③将Y、Z用导线连接浸入稀硫酸中，Z极质量减轻。
则四种金属的活动性由强到弱的顺序为( )
A. B. C. D.
3.W、X、Y三种金属按如下装置进行实验，下列说法错误的是( )
装置
现象 金属X上冒气泡 金属Y表面有红色固体生成
A.上述装置均可将化学能转化为电能
B.装置甲中电子流向：W极→导线→X极→稀硫酸→W极
C.装置乙中Y电极上的反应式为：
D.金属活动性强弱顺序为：W>X>Y
4.如图所示进行实验，下列说法不正确的是( )
A.装置甲的锌片上和装置乙的铜片上均可观察到有气泡产生
B.甲、乙装置中的能量变化均为化学能转化为电能
C.装置乙中的锌、铜之间用导线连接电流计，可观察到电流计指针发生偏转
D.装置乙中负极的电极反应式：
5.原电池原理的发现是化学对人类的一项重大贡献。关于如图所示原电池（盐桥中装有含琼胶的KCl饱和溶液）的说法正确的是( )
A.正极上的反应为
B.铜电极为负极
C.盐桥中移向铜极
D.银电极区的通过盐桥移向铜电极区
6.下图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是( )
A.电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的负极
B.电极Ⅱ的电极反应式为
C.该原电池的总反应为
D.盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递电子
7.下列关于如图装置的说法正确的是( )
A.该装置将锌置换铜的反应中化学能转变为电能，属于电解池
B.盐桥的存在使内电路离子流动不畅，因此灯泡忽明忽暗
C.相比于单池单液原电池，该装置电流更持续和稳定
D.盐桥中向左侧烧杯移动，因为左侧是负极区
8.用铜片、银片、溶液、溶液、导线和盐桥（装有琼脂的U形管）构成一个原电池如图所示。下列有关该原电池的叙述正确的是( )
①在外电路中，电流由铜电极流向银电极
②正极反应为
③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作
④将铜片浸入溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
A.①② B.②④ C.③④ D.②③
9.为了探究镁、铝在NaOH溶液中的放电情况，某研究小组设计了如图1所示的实验装置，反应过程中装置的电压变化如图2所示。下列相关说法错误的是( )
A.正极产生的气体始终为氢气
B.50s后，原电池中电子流动方向发生改变
C.50s后，负极的电极反应为
D.依据金属活动性顺序即可判断原电池的正、负极，与电解质溶液无关
10.现有A、B、C、D和Fe五种金属片，将其分别用导线连接后浸入稀硫酸中（如图），每次实验时，通过灵敏电流计测出电子流动方向如下。
实验分组 所用金属 电子流向
① A、Fe
② C、D
③ A、C
④ B、Fe
⑤ …… ……
根据上述情况，回答下列问题：
（1）上述五种金属的活动性顺序：__________。
（2）在①中，Fe片上观察到的现象是__________。
（3）在②中，溶液中向金属片__________（填“C”或“D”）移动。
（4）如果实验⑤用B、D，则导线中电流方向为_________（填“B→D”或“D→B”）。
（5）已知反应：。请用下列试剂和材料，用上图所示装置，将此反应设计成原电池。
试剂：溶液、溶液、溶液、KSCN溶液、溶液、双氧水、NaOH溶液。
材料：Cu片、Fe片、石墨棒。
设计原电池应选用的试剂和材料是__________。
答案以及解析
基础巩固
(1)化学能　电能　(2)氧化还原　电子转移　电子的定向移动　化学能　电能　
活动性不同的两个电极 电解质溶液或熔融电解质　形成闭合回路　能自发进行的氧化还原反应　
2.氧化还原　(1)溶解　氧化　失　Zn2+　铜片
Cu2+　金属铜　负极　氧化　正极　还原　
负极　正极　正极　负极　阴　阳　
(3)含饱和KCl溶液的琼脂　Cl-　K+
3.(1)×　(2)×　(3)×　(4)√ 　(5)×　
根基训练
1.答案：C
解析：A.根据原电池构成条件可知，自发进行的氧化还原反应理论上均可设计成原电池，A正确；
B.要形成原电池，必须形成闭合回路，所以必须有电解质溶液或离子导体，B正确；
C.要形成原电池，必须有两个电极，两个电极的活性可以不同，但也可以相同，如燃料电池，C错误；
D.要形成原电池，必须形成闭合回路，电路中才能产生电流，才能对外提供电能，D正确；故答案选C。
2.答案：B
解析：符合条件的原电池组合有：①铁棒、铜棒、稀；②铁棒、铜棒、溶液；③铁棒、铂棒、稀；④铁棒、铂棒、溶液；⑤铜棒、铂棒、溶液。
3.答案：A
解析：两电极活泼性不同，能自发地发生氧化还原反应，且形成了闭合回路，符合原电池的构成条件，A符合题意；乙醇和蔗糖均不是电解质，乙醇和蔗糖溶液均不能导电，不能形成原电池，B、C不符合题意；铂和碳都不能和NaOH溶液发生反应，不能形成原电池，D不符合题意。
4.答案：C
解析：A.A装置没有形成闭合电路，不能构成原电池，故不选A；
B.B装置中两个电极材料相同，不能构成原电池，故不选B；
C.铁和稀硫酸反应，铁失电子发生氧化反应，铁为负极，氢离子在碳棒表面得电子生成氢气，碳棒为正极，能构成原电池，故选C；
D.乙醇是非电解质，不能构成原电池，故不选D；
选C。
5.答案：A
解析：金属的活动性越强，其还原性越强，由①可知，金属活动性：；M、P用导线连接放入溶液中，M表面有大量气泡逸出，说明M作原电池的正极，故金属活动性：；由③可知，N作原电池的负极，故金属活动性：，综上所述，金属的还原性：；
故选A。
6.答案：A
解析：A.原电池的能量变化为化学能→电能，所以电路中能量转化的形式主要是“化学能→电能→光能”，A正确；
B.稀硫酸原电池中，如果将锌片换成铁片，Cu仍为正极，即电流方向不变，B错误；
C.稀硫酸原电池中，Cu片为正极，C错误；
D.苹果汁呈弱酸性，则与仍然形成原电池，D错误；
7.答案：D
解析：铜片、铁片和稀硫酸构成原电池，铜片作正极，表面发生得电子的还原反应，A正确；铜片作正极，其电极反应式为，生成的Cu在铜片上析出，使其质量增加，B正确；锌粒和溶液发生反应，置换出的Cu与剩余的Zn和盐酸构成原电池，使反应加速，C正确；铜片和溶液发生反应，无铁析出，D错误。
8.答案：B
解析：组成原电池时，负极金属较为活泼，①②相连时，外电路电流从②流向①，说明①为负极，活泼性①>②；①③相连时，③为正极，活泼性①>③；②④相连时，②上有气海逸出，应为原电池的正极，活泼性④>②；③④相连时，③的质量减少，③为负极，活泼性③>④。综上分析可知活泼性：①>③>④>②。
9.答案：C
解析：A.没有形成闭合回路且不会发生氧化还原反应，A项不符合题意；
B.两电极未区分活动性，B项不符合题意；
C.如图装置有两个不同的电极，且形成闭合回路，可以发生氧化还原反应，C项符合题意；
D.无水乙醇不是电解质溶液，D项不符合题意；
故选C。
10.答案：C
解析：A.燃料电池属于原电池，正负极的材料也可以选用石墨做电极，故A错误；
B.原电池中负极失电子被氧化，电子由此极流出，流向正极，正极得电子被还原，故B错误；
C.原电池是将化学能转化为电能的装置，故C正确；
D.原电池中化学能除转化为电能外，还有部分转化为热能，原电池的能量转化率小于100%，故D错误；
故答案选C。
拔高提升
1.答案：A
解析：A.铁作负极，铜作正极，电解质为可溶性的，能实现该反应，故A正确；
B.正极为铜，负极为铁，电解质溶液为NaCl溶液，不能实现该反应，故B错误；
C.正极为铁，负极为铁，不能构成原电池，故C错误；
D.铁作负极，银作正极，电解质为溶液，负极铁失去电子生成二价铁，正极铜离子得到电子生成铜单质，不能实现该反应，故D错误；
故答案选A。
2.答案：A
解析：金属活动性不同的金属与稀硫酸形成原电池时，活泼金属做负极，发生氧化反应，金属质量减轻；不活泼金属做正极，在该极发生还原反应，产生气泡；电子由活泼性强的一极移动到活泼性弱的一极。①中W表面无气泡，说明金属活动性W最弱，②中X上产生气泡，说明金属活动性：；③中Z极质量减轻，Z为负极，说明金属活动性：，A项符合题意。
3.答案：B
解析：A.根据分析，甲和乙两种装置均为原电池装置，均可将化学能转化为电能，A正确；
B.甲装置中X为正极，W为负极，电子由W极流出，沿导线流向X极，电子不能通过电解质溶液，B错误；
C.乙装置中Y表面有红色固体生成，Y为正极，电极反应为：，C正确；
D.根据分析，金属活动性强弱顺序为：，D正确；
4.答案：B
解析：装置甲中锌片与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，装置乙中锌片、铜片和稀硫酸构成原电池，锌的活泼性大于铜的活泼性，所以锌片作负极，铜片作正极，正极上氢离子得电子发生还原反应，所以装置甲的锌片上和装置乙的铜片上均可观察到有气泡产生，故A正确；装置甲中没有形成原电池，故B错误；装置乙中锌片、铜片和稀硫酸构成原电池，所以锌、铜之间用导线连接电流计，可观察到电流计指针发生偏转，故C正确；由A项分析可知，锌片作负极，负极上锌失电子发生氧化反应，电极反应式为，故D正确。
5.答案：B
解析：A.Ag为正极，正极上的反应为，故A错误；
B.Cu的活泼性大于Ag，则Cu为负极、Ag为正极，故B正确；
C.原电池中阳离子移向正极，则盐桥中移向Ag极，故C错误；
D.Cu为负极、Ag为正极，阴离子移向负极，盐桥中的移向铜电极区，故D错误；
选B。
6.答案：答案：C
解析：该原电池的总反应为。电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的正极，电极反应式为，电极Ⅱ为原电池负极，发生氧化反应，电极反应式为。盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递离子。
7.答案：C
解析：由图可知，该装置将锌置换铜的反应中化学能转变为电能，属于原电池，A错误；盐桥内的和可以自由移动，故盐桥的存在使内电路离子流动顺畅，因此灯泡不会出现忽明忽暗的现象，B错误；在原电池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，盐桥中向右侧烧杯移动，因为右侧是正极区，D错误。
8.答案：B
解析：本题考查原电池的构成及工作原理。铜比银更活泼，形成原电池时，铜作负极，银作正极，故外电路中电流由银电极（正极）流向铜电极（负极），①错误；溶液中在正极得电子，被还原生成Ag，②正确；取出盐桥，不能形成闭合回路，故原电池不能继续工作，③错误；将铜片浸入溶液中发生置换反应：，该反应与上述原电池反应相同，④正确，故选B。
9.答案：D
解析：经过分析，刚开始Mg比Al活泼，Mg作负极，Al作正极，当反应生成的氢氧化镁附着在Mg表面时，Al作负极，水在正极得电子放出氢气，整个过程正极反应式不变，为，A正确；
从图2可以看出，0到50秒，电压为正，50s以后电压为负，说明此时电子流向发生了改变，B正确；
Al与氢氧化钠溶液反应，故Al作负极，Mg作正极；负极的电极反应为，C正确；
判断正负极时不光要考虑金属活泼性，更要考虑电解质溶液，能与电解质溶液反应的一极作负极，若均能反应，则活泼性强的一极作负极，D错误。
10、
（1）答案：D>C>A>Fe>B
解析：原电池工作时，电子从负极经导线流向正极，以稀硫酸为电解质溶液时负极较活泼，由电子流向可知金属活动性：A>Fe、D>C、C>A、Fe>B，则金属活动性：D>C>A>Fe>B。
（2）答案：有无色气泡生成
解析：在①中，Fe为正极，氢离子得电子生成氢气，可观察到Fe片上有无色气泡生成。
（3）答案：C
解析：在②中，溶液中向正极移动，即向C移动。
（4）答案：B→D
解析：如果实验⑤用B、D，因活泼性B（5）答案：溶液、Cu片、石墨棒
解析：根据反应设计原电池，Cu被氧化，应为负极，正极可为石墨棒，电解质溶液为氯化铁溶液。

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