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第2课时　化学反应与电能
1.（2024·十堰高一期末）下列设备的使用过程中涉及化学能与电能的相互转化的是（　　）
设备
选项 A B
设备
选项 C D
2.某同学将铁片和铜片插入苹果中，用导线连接电流计，制成“水果电池”，装置如图所示。下列关于该水果电池的说法正确的是（　　）
A.可将化学能转换为电能
B.负极反应为Fe－3e－Fe3＋
C.一段时间后，铜片质量增加
D.工作时，电子由正极经导线流向负极
3.某原电池的总反应离子方程式为Zn＋Cu2＋Zn2＋＋Cu，则该原电池的正确组成可以是下列的（　　）
4.如图，在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是（　　）
A.外电路的电流方向为X→外电路→Y
B.若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为Fe
C.X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应
D.若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为 X＞Y
5.以硫酸铜为电解质的原电池装置如图所示，下列叙述不正确的是（　　）
A.红色的铜在锌片表面生成
B.电池的总反应为Zn＋CuSO4ZnSO4＋Cu
C.锌片为负极，发生氧化反应
D.铜片质量逐渐增大，锌片质量逐渐减小
6.如图所示装置中，观察到电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细，由此判断下表中所列的M、N、P三种物质，其中可以成立的是（　　）
选项 M N P
A 锌 铜 稀硫酸
B 铜 铁 稀盐酸
C 银 锌 硝酸银溶液
D 锌 铁 硝酸铁溶液
7.（2023·惠州高一期中）中国向世界郑重承诺在2030年前实现碳达峰，在2060年前实现碳中和。大力发展绿色能源、清洁能源是实现碳中和的最有效方法。
（1）原电池反应能够提供电能而不产生CO2气体，如图是某原电池装置图。
①Zn棒是原电池的 　　　　　极，发生 　　　　　　（填“氧化”或“还原”）反应。
②Cu棒上发生的电极反应是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
③溶液中H＋向 　　　　　　（填“Zn”或“Cu”）电极定向移动。
（2）Mg、Al设计成如图所示原电池装置：
①若X为氢氧化钠溶液，负极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
②电解质溶液中的阴离子移向 　　　　极（填“Mg”或“Al”）。
③当电路中通过1 mol e－时，溶液质量 　　　　（填“增加”或“减少”）。
8.某化学兴趣小组利用反应：Zn＋2FeCl3ZnCl2＋2FeCl2，设计了如图所示的原电池装置，下列说法不正确的是（　　）
A.Zn为负极，发生氧化反应
B.a电极反应式为2Fe3＋＋2e－2Fe2＋
C.电子流动方向是a电极→FeCl3溶液→b电极
D.电池的正极材料可以选用石墨、铂电极，也可以用铜电极
9.将过量的等质量的两份锌粉a、b，分别加入相同质量、相同浓度的稀硫酸，同时向a中加少量CuSO4溶液，图中产生H2的体积V（L）与时间t（min）的关系，其中正确的是（　　）
10.用如图所示装置研究原电池原理，下列说法错误的是（　　）
A.若将图1中的Zn、Cu下端接触，Zn片逐渐溶解，Cu片上能看到气泡产生
B.图2中H＋向Zn片移动
C.若将图2中的Zn片改为Mg片，Cu片上产生气泡的速率加快
D.图2与图3中，Zn片减轻的质量相等时，正极产物的质量比为1∶32
11.反应Zn＋H2SO4ZnSO4＋H2↑的能量变化趋势如图（Ⅰ）所示。将纯锌片和纯铜片按如图（Ⅱ）方式插入100 mL相同浓度的稀硫酸中一段时间。
回答下列问题：
（1）该反应为　　　　（填“吸热”或“放热”）反应。
（2）下列说法中正确的是　　　　（填字母）。
A.甲、乙均为化学能转变为电能的装置
B.甲装置溶液中S向锌极移动
C.甲中铜片质量减小、乙中锌片质量减小
D.两烧杯中H＋的浓度均减小
（3）在相同时间内，两烧杯中产生气泡的速率：甲　　　　乙（填“＞”“＜”或“＝”）。
（4）当甲中产生1.12 L（标准状况）气体时，理论上通过导线的电子数目为　　　　。
（5）甲装置构成的原电池中，铜为电池的　　　（填“正”或“负”）极。铜电极上发生的电极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　。
第2课时　化学反应与电能
1.B　风力发电机在工作时，消耗机械能（动能），产生电能，把动能转化为电能，A不符合题意；手机电池充电时电能转变为化学能，使用时化学能转变为电能，实现了化学能与电能的相互转化，B符合题意；厨房排气扇在工作时，消耗电能，产生机械能，把电能转化为机械能，C不符合题意；台灯（非充电式）使用时将电能转化为光能，D不符合题意。
2.A　水果电池是原电池，原电池可将化学能转换为电能，A正确；水果电池中Fe为负极，电极反应式为Fe－2e－Fe2＋，B错误；苹果中有酸性物质，可电离出H＋，Cu为正极，正极反应式为2H＋＋2e－H2↑，因此没有固体析出，质量不增加，C错误；原电池工作时，电子由负极经导线流向正极，D错误。
3.C　该原电池的负极必为锌，正极是比锌活动性弱的金属或导电的非金属，电解质溶液中含有Cu2＋，故选C。
4.D　外电路的电子流向为X→外电路→Y，电流方向与其相反，A错误；X极失电子，作负极，Y极上发生的是还原反应，X极上发生的是氧化反应。若两电极分别为Fe和碳棒，则Y为碳棒，X为Fe，B、C错误，D正确。
5.A　锌比铜活泼，锌为负极，电极反应为Zn－2e－Zn2＋，锌电极逐渐溶解；铜为正极，电极反应为Cu2＋＋2e－Cu，在铜电极表面生成红色的铜单质；红色的铜在铜片表面生成，A错误；锌为负极，电极反应为Zn－2e－Zn2＋，铜为正极，电极反应为Cu2＋＋2e－Cu，则电池的总反应为Zn＋CuSO4ZnSO4＋Cu，B正确；锌片为负极，失去电子，发生氧化反应，C正确；铜电极表面生成红色的铜单质，铜片质量逐渐增大，锌电极逐渐溶解，锌片质量逐渐减小，D正确。
6.C　该原电池中M棒变粗，N棒变细，说明原电池反应时N棒溶解作负极，溶液中有金属析出在M棒上。A、B两项中，电解质溶液分别为稀硫酸和稀盐酸，原电池工作时，不会有金属析出且A中M棒变细；C项，正极反应为Ag＋＋e－Ag，符合题意；D项，正极反应为Fe3＋＋e－Fe2＋，不会有金属析出，且M棒溶解变细。
7.（1）①负　氧化　②2H＋＋2e－H2↑　③Cu
（2）①Al－3e－＋4OH－[Al（OH）4]－　②Al　③增加
解析：（1）①Zn比Cu活泼，Zn作负极，发生氧化反应；②Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－H2↑；③溶液中H＋向Cu极（正极）定向移动。
（2）①若X为NaOH溶液，Al作负极，电极反应式为Al－3e－＋4OH－[Al（OH）4]－；②电解质溶液中的阴离子移向Al极（负极）；③电池总反应为2Al＋2NaOH＋6H2O2Na[Al（OH）4]＋3H2↑，2 mol Al溶解溶液质量增加54 g，生成3 mol氢气，溶液质量减少6 g，故溶液质量增加。
8.C　根据Cl－的移动方向可知，b电极为负极，a电极为正极，根据电池反应式可知，Zn发生失电子的氧化反应，A正确；正极发生还原反应，a电极反应式为2Fe3＋＋2e－2Fe2＋，B正确；电子流动方向是b电极→导线→a电极，C错误；正极材料的活泼性应比负极材料弱，D正确。
9.B　a中加入硫酸铜溶液，会置换出金属铜，形成锌、铜、稀硫酸原电池，加速金属铁和硫酸反应的速率，所以反应速率：a＞b，速率越大，锌完全反应时所用的时间越短，所以a所用的时间小于b所用的时间；产生氢气的量取决于稀硫酸的物质的量，而a、b中金属锌均过量，分别和相同量的硫酸反应生成氢气的量相等，所以氢气的体积：a＝b。
10.B　图1中，Zn、Cu直接接触就能构成闭合回路而形成原电池，Zn片逐渐溶解，Cu片上可看到有气泡产生，A项正确；图2中，H＋带正电荷，应该向正极Cu片移动，B项错误；图2中，由于Mg的失电子能力强于Zn，所以将Zn片改为Mg片后，电子转移速率加快，生成H2的速率也加快，C项正确；图2中假设消耗负极65 g Zn，则转移2 mol电子，正极产生2 g H2，而图3中消耗负极65 g Zn，也转移2 mol电子，则正极析出64 g Cu，正极产物的质量比为1∶32，D项正确。
11.（1）放热　（2）BD　（3）＞　（4）0.1NA（或6.02×1022）　（5）正　2H＋＋2e－H2↑
解析：（1）根据图示可知，反应物的能量比生成物的高，因此该反应为放热反应。（2）乙装置没有构成原电池，不能实现化学能转变为电能的变化，A错误；甲装置构成原电池，S会向负极Zn电极区移动，B正确；甲中Cu为正极，溶液中的H＋在Cu电极上得到电子变为H2逸出，Cu本身不参加反应，故Cu电极质量不变，C错误；在两个烧杯中都是H＋得到电子变为H2逸出，导致溶液中c（H＋）减小，D正确。（3）甲装置由于构成了原电池，使反应速率比乙装置快，故反应速率：甲＞乙。（4）H＋在正极得到电子被还原变为H2，Cu电极反应式为2H＋＋2e－H2↑，n（H2）＝＝0.05 mol，则转移电子的物质的量n（e－）＝2n（H2）＝0.1 mol，转移的电子数目N（e－）＝0.1NA（或6.02×1022）。（5）由于金属活动性：Zn＞Cu，所以在甲装置中，Cu为正极，溶液中的H＋在Cu电极上得到电子变为H2逸出，Cu电极的电极反应为2H＋＋2e－H2↑。
4 / 4第2课时　化学反应与电能
课程 标准 1.知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化，以原电池为例认识化学能可以转化为电能。 2.通过原电池的学习，能辨识简单原电池的构成要素，能分析简单原电池的工作原理
分点突破（一）　化学反应与电能的转化
1.火力发电
（1）火力发电是通过　　　　　　燃烧时发生的　　　　　　反应，使　　　　能转化为　　　能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，带动发电机发电。
（2）火力发电过程中能量转化过程如下：
化学能热能机械能电能
燃烧（氧化还原反应）是火力发电的关键
2.原电池
（1）实验探究原电池的构成及原理
实验操作 实验现象 结论
①将锌片和铜片分别插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象 锌片表面产生大量气泡，铜片表面无明显现象 锌比Cu活泼，锌能与稀硫酸反应，铜不能与稀硫酸反应
②用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象 锌片逐渐溶解，铜片表面产生大量气泡 锌片逐渐反应而溶解，H＋在铜片表面被还原产生氢气
③用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表，观察电流表的指针是否偏转 锌片逐渐溶解，铜片表面产生气泡，电流表指针发生偏转 有电流通过电流表
（2）理论分析
锌片和铜片通过导线连接，插入稀硫酸中形成原电池，装置如图所示：
①锌片：发生　　　　反应生成Zn2＋而进入溶液，电极反应式为　　　　　　　　　　。
②铜片：电子由锌片通过导线流向铜片，溶液中H＋在铜片上获得电子，发生　　　　反应生成氢分子从铜片上溢出，电极反应式为　　　　　　　　　　　　。
③电池总反应：Zn＋2H＋Zn2＋＋H2↑。
（3）原电池
①定义：把　　　　　转化为　　　　的装置叫做原电池。在原电池中，电子流出的一极是　　　　，电子流入的一极是　　　　。
②原理分析：通过特定的装置使　　　　反应与　　　　反应分别在两个不同的区域进行，可以使氧化还原反应中转移的　　　　通过导体发生定向移动，形成电流，从而实现　　　　向　　　　的转化。
1.下列装置哪些能构成原电池？其他不能构成原电池的原因是什么？
2.如图是一个原电池装置。电流表的指针发生偏转，同时A极的质量减小，B极上有气泡产生，C为电解质溶液。结合电化学的有关知识，回答下列问题：
（1）如何判断该电池的正、负极？
（2）C中阳离子向哪一极移动？
（3）若A、B、C分别为Fe、Cu和浓硝酸，能否构成原电池？若能，正、负极分别是什么？
3.锌片与稀H2SO4反应时，加入少量CuSO4溶液能使产生H2的速率加快，试分析其原因。
4.已知反应Cu＋2Ag＋2Ag＋Cu2＋，请将该反应设计成原电池，画出原电池装置图并标出正、负极。
1.原电池的构成条件——“两极一液一线一反应”
2.原电池正、负极的判断
3.原电池工作原理
（1）反应类型：负极发生氧化反应，正极发生还原反应。
（2）电子的移动方向：从负极流出，经导线流向正极。
（3）离子的移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。
（4）电流方向：正极→导线→负极。
1.锌—铜—西红柿电池装置示意图如图所示，下列说法不正确的是（　　）
A.铜片为正极，发生还原反应
B.锌片上发生还原反应：Zn－2e－Zn2＋
C.该装置将化学能转变为电能
D.电子由锌片沿导线流向铜片
2.如图是某同学学习原电池后整理的学习笔记，错误的是（　　）
A.①电子流动方向
B.②电流方向
C.③电极反应
D.④溶液中离子移动方向
分点突破（二）　原电池原理的应用
1.加快反应速率
（1）原理
在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中的粒子运动时相互间的干扰减小，反应速率增大。
（2）应用
实验室常用粗锌和稀H2SO4（或稀盐酸）反应制取H2，产生H2的速率比纯锌快。原因是粗锌中的杂质和锌、稀H2SO4（或稀盐酸）形成原电池，加快了反应速率，使产生H2的速率增大。
2.比较金属的活动性强弱
（1）原理
原电池中，一般活动性强的金属为负极，活动性较弱的金属为正极。
（2）应用
有两种金属A和B，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到A极溶解，B极上有气泡产生，由原电池原理可知，金属活动性：A＞B。
3.设计原电池
（1）依据
已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料（或在负极上被氧化），氧化剂为电解质溶液中的阳离子（或在正极上被还原）。
（2）步骤（以Fe＋CuSO4FeSO4＋Cu为例）
步骤 实例
将反应拆分为电极反应　　 负极反应 Fe－2e－Fe2＋
正极反应 Cu2＋＋2e－Cu
选择电极材料 负极：较活泼金属，一般为发生氧化反应的金属 Fe
正极：活泼性弱于负极材料的金属或石墨 Cu或C
选择电解质 一般为与负极反应的电解质 CuSO4溶液
画出装置图
1.2NaOH＋H2SO4Na2SO4＋2H2O，能利用这一反应设计成原电池吗？为什么？
2.锌与稀硫酸反应制取H2时，向溶液中滴入几滴 CuSO4 溶液的目的是什么？试分析其原因。
3.利用原电池原理，设计实验比较铁、铜金属性的强弱。
1.过量铁与少量稀硫酸反应，为了加快反应速率，但是又不影响生成氢气的总量，可以采取的措施是（　　）
A.加入适量NaCl溶液
B.加入适量的水
C.加入几滴硫酸铜溶液
D.再加入少量稀硫酸
2.有a、b、c、d四个金属电极，有关的反应装置及部分反应现象如下：
实验 装置
部分 实验 现象 a极质量减小； b极质量增加 b极有气体产生； c极无变化 d极溶解； c极有气体产生 电流计指示在导线中电流从a极流向d极
由此可判断这四种金属的活动性顺序是（　　）
A.d＞a＞c＞b B.b＞c＞d＞a
C.d＞a＞b＞c D.a＞b＞d＞c
3.某原电池总反应为Cu＋2Fe3＋Cu2＋＋2Fe2＋，下列能实现该反应的原电池是（　　）
A B C D
电极材料 Cu、C Cu、Ag Cu、Zn Fe、Zn
电解质溶液 Fe（NO3）3 FeSO4 FeCl3 CuSO4
1.电能是现代社会中应用最广泛的一种能源。下列与电有关的叙述中，正确的是（　　）
A.电能属于一次能源
B.锂离子电池属于一次电池
C.火力发电将电能间接转化为热能
D.电池工作时发生了氧化还原反应
2.下列关于如图所示装置的说法，正确的是（　　）
A.铁是正极
B.电子从石墨经导线流向铁片
C.石墨上发生的电极反应为2H＋＋2e－H2↑
D.该装置可实现电能向化学能的转化
3.某同学根据化学反应Fe＋2H＋Fe2＋＋H2↑，并利用实验室材料制作原电池。下列关于该原电池组成的说法正确的是（　　）
选项 A B C D
正极 锌棒 铁棒 石墨棒 铁棒
负极 铁棒 石墨棒 铁棒 铜棒
电解质 溶液　 H2SO4 溶液 H2SO4 溶液 H2SO4 溶液 H2SO4 溶液
4.A、B、C、D四种金属按表中装置进行实验。
装置
现象 二价金属A 不断溶解 C的质量增加 A上有 气体产生
根据实验现象回答下列问题：
（1）装置甲中负极反应是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（2）装置乙中正极反应是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，
溶液中Cu2＋向　　　　极移动（填“B”或“C”）。
（3）装置丙中溶液的c（H＋）变化是　　　　（填“变大”“变小”或“不变”）。
（4）四种金属活动性由强到弱的顺序是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
第2课时　化学反应与电能
【基础知识·准落实】
分点突破（一）
师生互动
1.（1）化石燃料　氧化还原　化学　热　2.（2）①氧化　Zn－2e－Zn2＋　②还原　2H＋＋2e－H2↑
（3）①化学能　电能　负极　正极　②氧化　还原　电子　化学能　电能
探究活动
1.提示：C和D能构成原电池；A不能构成原电池，原因是酒精不是电解质，酒精溶液不导电；B不能构成原电池，原因是装置不能形成闭合回路。
2.（1）提示：原电池中，负极上金属失去电子，发生氧化反应，逐渐溶解，质量减小，A极为负极，B极为正极。
（2）提示：原电池中，电解质溶液中阳离子移向正极，即C中阳离子向正极（B极）移动。
（3）提示：能构成原电池。由于常温下Fe遇浓硝酸会钝化，因此Fe作正极，Cu作负极。
3.提示：Zn与CuSO4反应生成的Cu覆盖在锌片表面，Zn、Cu、稀H2SO4构成原电池，加快反应速率。
4.提示：先确定两个电极，负极上物质失电子，元素化合价升高，所以铜作负极，再找活泼性比铜弱的碳棒或银棒作正极；从反应中可以看出电解质溶液中必须含有银离子，所以可用硝酸银溶液作电解质溶液。装置图如图。
自主练习
1.B　原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子由负极经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。锌的金属性强于铜，锌是负极，铜是正极，A正确；锌片是负极，发生氧化反应：Zn－2e－Zn2＋，B错误；该装置是原电池，将化学能转变为电能，C正确；电子由负极锌片沿导线流向正极铜片，D正确。
2.B　Zn为负极，Cu为正极，电子由Zn流向Cu，A正确；电流方向与电子流动方向相反，则电流由Cu经导线流向Zn，B错误；Zn失电子生成锌离子，H＋得电子，被还原，生成的H2逸出，C正确；原电池工作时，阴离子移向负极，阳离子移向正极，D正确。
分点突破（二）
探究活动
1.提示：不能；因为该反应不是氧化还原反应。
2.提示：加快反应速率；原因是Zn置换出铜，附着在锌片上形成原电池而加快反应速率。
3.提示：将铜片、铁片用导线相连浸入稀硫酸中，铁片逐渐溶解，作原电池的负极，铜片表面有气泡冒出，作原电池的正极，因此，铁比铜活泼。
自主练习
1.C
2.C　原电池中较活泼的金属作负极，失去电子，发生氧化反应；电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。a极质量减小，b极质量增加，这说明a极是负极，b极是正极，则金属活动性：a＞b；b极有气体产生，c极无变化，说明金属活动性：b＞c；d极溶解，c极有气体产生，说明d极是负极，c极是正极，则金属活动性：d＞c；电流计指示在导线中电流从a极流向d极，这说明d极是负极，a极是正极，则金属活动性：d＞a；综上所述，四种金属的活动性顺序是 d＞a＞b＞c。
3.A　根据原电池的总反应可知，Cu的化合价升高，Cu作负极，电解质溶液应含有Fe3＋，另一个电极应是活动性比Cu弱的导电物质；B项，电解质溶液中不含Fe3＋；C项，Zn比Cu活泼，Zn作负极；D项，发生的电池总反应是Zn＋Cu2＋Zn2＋＋Cu。
【教学效果·勤检测】
1.D　电能是由煤、风等一次能源转化来的能源，属于二次能源，A错误；锂离子电池是可充电电池，属于二次电池，B错误；火力发电的能量转化过程为化学能→热能→机械能→电能，C错误；电池放电时将化学能转化成电能，发生了氧化还原反应，D正确。
2.C　Fe为活泼金属，为原电池的负极，发生氧化反应，电极反应式为Fe－2e－Fe2＋，A项错误；电子从负极经导线流向正极，B项错误；石墨为原电池的正极，H＋在正极上得电子发生还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－H2↑，C项正确；Fe、石墨、稀硫酸形成原电池，可以实现化学能向电能的转化，D项错误。
3.C　若将反应Fe＋2H＋Fe2＋＋H2↑设计为原电池，则Fe为负极，活动性比Fe弱的电极为正极，可以用石墨棒、铜棒等作正极，电解质溶液为硫酸，故选C。
4.（1）A－2e－A2＋　（2）Cu2＋＋2e－Cu　C
（3）变小　（4）D＞A＞B＞C
解析：据图（Ⅰ）知，金属活动性：A＞B，A作负极，电极反应为A－2e－A2＋；据图（Ⅱ）知，金属活动性：B＞C，正极反应为Cu2＋＋2e－Cu，由阳离子向正极移动可知，Cu2＋向C极移动；据图（Ⅲ）知，金属活动性：D＞A，正极反应为2H＋＋2e－H2↑，故c（H＋）减小。据图（Ⅰ）、（Ⅱ）、（Ⅲ）知，金属活动性：D＞A＞B＞C。
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第2课时　化学反应与电能
课
程 标
准 1.知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化，以原电
池为例认识化学能可以转化为电能。
2.通过原电池的学习，能辨识简单原电池的构成要素，能分析简
单原电池的工作原理
目 录
1、基础知识·准落实
2、教学效果·勤检测
3、学科素养·稳提升
基础知识·准落实
1
梳理归纳 高效学习
分点突破（一）　化学反应与电能的转化
1. 火力发电
（1）火力发电是通过 燃烧时发生的 反
应，使 能转化为 能，加热水使之汽化为蒸汽
以推动蒸汽轮机，带动发电机发电。
（2）火力发电过程中能量转化过程如下：
化学能 热能 机械能 电能
燃烧（氧化还原反应）是火力发电的关键
　化石燃料　
　氧化还原　
　化学　
　热　
（1）实验探究原电池的构成及原理
实验操作 实验现象 结论
①将锌片和铜片分别插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象 锌片表面产生大量气泡，铜片表面无明显
现象 锌比Cu活泼，锌能与
稀硫酸反应，铜不能
与稀硫酸反应
②用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象 锌片逐渐溶解，铜片
表面产生大量气泡 锌片逐渐反应而溶解，H＋在铜片表面被还原产生氢气
③用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表，观察电流表的指针是否偏转 锌片逐渐溶解，铜片表面产生气泡，电流表指针发生偏转 有电流通过电流表
2. 原电池
（2）理论分析
锌片和铜片通过导线连接，插入稀硫酸中形成原电池，装置
如图所示：
①锌片：发生 反应生成Zn2＋而进入溶液，电极反应
式为 。
②铜片：电子由锌片通过导线流向铜片，溶液中H＋在铜片上
获得电子，发生 反应生成氢分子从铜片上溢出，电
极反应式为 。
③电池总反应：Zn＋2H＋ Zn2＋＋H2↑。
　氧化　
　Zn－2e－ Zn2＋　
　还原　
　2H＋＋2e－ H2↑　
（3）原电池
①定义：把 转化为 的装置叫做原电池。
在原电池中，电子流出的一极是 ，电子流入的一极
是 。
②原理分析：通过特定的装置使 反应与 反
应分别在两个不同的区域进行，可以使氧化还原反应中转移
的 通过导体发生定向移动，形成电流，从而实现
向 的转化。
　化学能　
　电能　
　负极　
　正极　
　氧化　
　还原　
　电子　
　
化学能　
　电能　
1. 下列装置哪些能构成原电池？其他不能构成原电池的原因是什么？
提示：C和D能构成原电池；A不能构成原电池，原因是酒精不是电
解质，酒精溶液不导电；B不能构成原电池，原因是装置不能形成
闭合回路。
2. 如图是一个原电池装置。电流表的指针发生偏转，同时A极的质量
减小，B极上有气泡产生，C为电解质溶液。结合电化学的有关知
识，回答下列问题：
（1）如何判断该电池的正、负极？
提示：原电池中，负极上金属失去电子，发生氧化反应，逐
渐溶解，质量减小，A极为负极，B极为正极。
（2）C中阳离子向哪一极移动？
提示：原电池中，电解质溶液中阳离子移向正极，即C中阳
离子向正极（B极）移动。
（3）若A、B、C分别为Fe、Cu和浓硝酸，能否构成原电池？若
能，正、负极分别是什么？
提示：能构成原电池。由于常温下Fe遇浓硝酸会钝化，因此
Fe作正极，Cu作负极。
3. 锌片与稀H2SO4反应时，加入少量CuSO4溶液能使产生H2的速率加
快，试分析其原因。
提示：Zn与CuSO4反应生成的Cu覆盖在锌片表面，Zn、Cu、稀
H2SO4构成原电池，加快反应速率。
4. 已知反应Cu＋2Ag＋ 2Ag＋Cu2＋，请将该反应设计成原电池，
画出原电池装置图并标出正、负极。
提示：先确定两个电极，负极上物质失电子，元素化
合价升高，所以铜作负极，再找活泼性比铜弱的碳棒
或银棒作正极；从反应中可以看出电解质溶液中必须
含有银离子，所以可用硝酸银溶液作电解质溶液。装
置图如图。
1. 原电池的构成条件——“两极一液一线一反应”
2. 原电池正、负极的判断
3. 原电池工作原理
（1）反应类型：负极发生氧化反应，正极发生还原反应。
（2）电子的移动方向：从负极流出，经导线流向正极。
（3）离子的移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。
（4）电流方向：正极→导线→负极。
1. 锌—铜—西红柿电池装置示意图如图所示，下列说法不正确的是
（　　）
A. 铜片为正极，发生还原反应
C. 该装置将化学能转变为电能
D. 电子由锌片沿导线流向铜片
解析： 　原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反
应。电子由负极经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移
动，正极得到电子，发生还原反应。锌的金属性强于铜，锌是负
极，铜是正极，A正确；锌片是负极，发生氧化反应：Zn－2e－
Zn2＋，B错误；该装置是原电池，将化学能转变为电能，C正
确；电子由负极锌片沿导线流向正极铜片，D正确。
2. 如图是某同学学习原电池后整理的学习笔记，错误的是（　　）
A. ①电子流动方向
B. ②电流方向
C. ③电极反应
D. ④溶液中离子移动方向
解析： 　Zn为负极，Cu为正极，电子由Zn流向Cu，A正确；电流
方向与电子流动方向相反，则电流由Cu经导线流向Zn，B错误；Zn
失电子生成锌离子，H＋得电子，被还原，生成的H2逸出，C正确；
原电池工作时，阴离子移向负极，阳离子移向正极，D正确。
分点突破（二）　原电池原理的应用
1. 加快反应速率
（1）原理
在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液
中的粒子运动时相互间的干扰减小，反应速率增大。
（2）应用
实验室常用粗锌和稀H2SO4（或稀盐酸）反应制取H2，产生
H2的速率比纯锌快。原因是粗锌中的杂质和锌、稀H2SO4
（或稀盐酸）形成原电池，加快了反应速率，使产生H2的速
率增大。
2. 比较金属的活动性强弱
（1）原理
原电池中，一般活动性强的金属为负极，活动性较弱的金属
为正极。
（2）应用
有两种金属A和B，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到A极
溶解，B极上有气泡产生，由原电池原理可知，金属活动
性：A＞B。
3. 设计原电池
（1）依据
已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一
般还原剂为负极材料（或在负极上被氧化），氧化剂为电解
质溶液中的阳离子（或在正极上被还原）。
（2）步骤（以Fe＋CuSO4 FeSO4＋Cu为例）
步骤 实例 将反应拆 分为电极 反应　　 负极反应
正极反应
选择电 极材料 负极：较活泼金属，一般为发生氧化反应的金属 Fe
正极：活泼性弱于负极材料的金属或石墨 Cu或C
步骤 实例 选择电解质 一般为与负极反应的电解质 CuSO4溶液
画出 装置图
1.2NaOH＋H2SO4 Na2SO4＋2H2O，能利用这一反应设计成原电池
吗？为什么？
提示：不能；因为该反应不是氧化还原反应。
2. 锌与稀硫酸反应制取H2时，向溶液中滴入几滴 CuSO4 溶液的目的
是什么？试分析其原因。
提示：加快反应速率；原因是Zn置换出铜，附着在锌片上形成原电
池而加快反应速率。
3. 利用原电池原理，设计实验比较铁、铜金属性的强弱。
提示：将铜片、铁片用导线相连浸入稀硫酸中，铁片逐渐溶解，作
原电池的负极，铜片表面有气泡冒出，作原电池的正极，因此，铁
比铜活泼。
1. 过量铁与少量稀硫酸反应，为了加快反应速率，但是又不影响生成
氢气的总量，可以采取的措施是（　　）
A. 加入适量NaCl溶液
B. 加入适量的水
C. 加入几滴硫酸铜溶液
D. 再加入少量稀硫酸
2. 有a、b、c、d四个金属电极，有关的反应装置及部分反应现象
如下：
实验 装置
部分实
验现象 a极质量减
小； b极质量增加 b极有气体产
生； c极无变化 d极溶解； c极有气体产
生 电流计指示在
导线中电流从
a极流向d极
由此可判断这四种金属的活动性顺序是（　　）
A. d＞a＞c＞b B. b＞c＞d＞a
C. d＞a＞b＞c D. a＞b＞d＞c
解析： 　原电池中较活泼的金属作负极，失去电子，发生氧化反
应；电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正
极得到电子，发生还原反应。a极质量减小，b极质量增加，这说明
a极是负极，b极是正极，则金属活动性：a＞b；b极有气体产生，c
极无变化，说明金属活动性：b＞c；d极溶解，c极有气体产生，说
明d极是负极，c极是正极，则金属活动性：d＞c；电流计指示在导
线中电流从a极流向d极，这说明d极是负极，a极是正极，则金属活
动性：d＞a；综上所述，四种金属的活动性顺序是 d＞a＞b＞c。
3. 某原电池总反应为Cu＋2Fe3＋ Cu2＋＋2Fe2＋，下列能实现该反
应的原电池是（　　）
A B C D
电极材料 Cu、C Cu、Ag Cu、Zn Fe、Zn
电解质溶液 Fe（NO3）3 FeSO4 FeCl3 CuSO4
解析： 　根据原电池的总反应可知，Cu的化合价升高，Cu作负
极，电解质溶液应含有Fe3＋，另一个电极应是活动性比Cu弱的导
电物质；B项，电解质溶液中不含Fe3＋；C项，Zn比Cu活泼，Zn作
负极；D项，发生的电池总反应是Zn＋Cu2＋ Zn2＋＋Cu。
教学效果·勤检测
2
强化技能 查缺补漏
1. 电能是现代社会中应用最广泛的一种能源。下列与电有关的叙述
中，正确的是（　　）
A. 电能属于一次能源
B. 锂离子电池属于一次电池
C. 火力发电将电能间接转化为热能
D. 电池工作时发生了氧化还原反应
解析： 　电能是由煤、风等一次能源转化来的能源，属于二次
能源，A错误；锂离子电池是可充电电池，属于二次电池，B错
误；火力发电的能量转化过程为化学能→热能→机械能→电
能，C错误；电池放电时将化学能转化成电能，发生了氧化还原
反应，D正确。
2. 下列关于如图所示装置的说法，正确的是（　　）
A. 铁是正极
B. 电子从石墨经导线流向铁片
D. 该装置可实现电能向化学能的转化
解析： 　Fe为活泼金属，为原电池的负极，发生氧化反应，电极
反应式为Fe－2e－ Fe2＋，A项错误；电子从负极经导线流向正
极，B项错误；石墨为原电池的正极，H＋在正极上得电子发生还原
反应，电极反应式为2H＋＋2e－ H2↑，C项正确；Fe、石墨、稀
硫酸形成原电池，可以实现化学能向电能的转化，D项错误。
3. 某同学根据化学反应Fe＋2H＋ Fe2＋＋H2↑，并利用实验室材料
制作原电池。下列关于该原电池组成的说法正确的是（　　）
选项 A B C D
正极 锌棒 铁棒 石墨棒 铁棒
负极 铁棒 石墨棒 铁棒 铜棒
电解质溶液　 H2SO4溶液 H2SO4溶液 H2SO4溶液 H2SO4溶液
解析： 　若将反应Fe＋2H＋ Fe2＋＋H2↑设计为原电池，则Fe
为负极，活动性比Fe弱的电极为正极，可以用石墨棒、铜棒等作正
极，电解质溶液为硫酸，故选C。
4. A、B、C、D四种金属按表中装置进行实验。
装
置
现
象 二价金属A不断溶
解 C的质量增加 A上有气体产生
根据实验现象回答下列问题：
（1）装置甲中负极反应是 。
（2）装置乙中正极反应是 ，
溶液中Cu2＋向 极移动（填“B”或“C”）。
（3）装置丙中溶液的c（H＋）变化是 （填“变大”“变
小”或“不变”）。
　A－2e－ A2＋　
　Cu2＋＋2e－ Cu　
　C　
　变小　
（4）四种金属活动性由强到弱的顺序是 。
解析：据图（Ⅰ）知，金属活动性：A＞B，A作负极，电极反
应为A－2e－ A2＋；据图（Ⅱ）知，金属活动性：B＞C，
正极反应为Cu2＋＋2e－ Cu，由阳离子向正极移动可知，
Cu2＋向C极移动；据图（Ⅲ）知，金属活动性：D＞A，正极
反应为2H＋＋2e－ H2↑，故c（H＋）减小。据图（Ⅰ）、
（Ⅱ）、（Ⅲ）知，金属活动性：D＞A＞B＞C。
　D＞A＞B＞C　
学科素养·稳提升
3
内化知识 知能升华
1. （2024·十堰高一期末）下列设备的使用过程中涉及化学能与电能
的相互转化的是（　　）
设备
选项 A B C D
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解析： 　风力发电机在工作时，消耗机械能（动能），产生电
能，把动能转化为电能，A不符合题意；手机电池充电时电能转变
为化学能，使用时化学能转变为电能，实现了化学能与电能的相互
转化，B符合题意；厨房排气扇在工作时，消耗电能，产生机械
能，把电能转化为机械能，C不符合题意；台灯（非充电式）使用
时将电能转化为光能，D不符合题意。
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2. 某同学将铁片和铜片插入苹果中，用导线连接电流计，制成“水果
电池”，装置如图所示。下列关于该水果电池的说法正确的是
（　　）
A. 可将化学能转换为电能
C. 一段时间后，铜片质量增加
D. 工作时，电子由正极经导线流向负极
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解析： 　水果电池是原电池，原电池可将化学能转换为电能，A
正确；水果电池中Fe为负极，电极反应式为Fe－2e－ Fe2＋，B
错误；苹果中有酸性物质，可电离出H＋，Cu为正极，正极反应式
为2H＋＋2e－ H2↑，因此没有固体析出，质量不增加，C错误；
原电池工作时，电子由负极经导线流向正极，D错误。
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3. 某原电池的总反应离子方程式为Zn＋Cu2＋ Zn2＋＋Cu，则该原
电池的正确组成可以是下列的（　　）
解析： 　该原电池的负极必为锌，正极是比锌活动性弱的金属或导电的非金属，电解质溶液中含有Cu2＋，故选C。
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4. 如图，在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电
路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是（　　）
A. 外电路的电流方向为X→外电路→Y
B. 若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为Fe
C. X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应
D. 若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为 X＞Y
解析： 　外电路的电子流向为X→外电路→Y，电流方向与其相
反，A错误；X极失电子，作负极，Y极上发生的是还原反应，X极
上发生的是氧化反应。若两电极分别为Fe和碳棒，则Y为碳棒，X
为Fe，B、C错误，D正确。
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5. 以硫酸铜为电解质的原电池装置如图所示，下列叙述不正确的是
（　　）
A. 红色的铜在锌片表面生成
C. 锌片为负极，发生氧化反应
D. 铜片质量逐渐增大，锌片质量逐渐减小
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解析： 　锌比铜活泼，锌为负极，电极反应为Zn－2e－ Zn2
＋，锌电极逐渐溶解；铜为正极，电极反应为Cu2＋＋2e－ Cu，
在铜电极表面生成红色的铜单质；红色的铜在铜片表面生成，A错
误；锌为负极，电极反应为Zn－2e－ Zn2＋，铜为正极，电极反
应为Cu2＋＋2e－ Cu，则电池的总反应为Zn＋CuSO4 ZnSO4
＋Cu，B正确；锌片为负极，失去电子，发生氧化反应，C正确；
铜电极表面生成红色的铜单质，铜片质量逐渐增大，锌电极逐渐溶
解，锌片质量逐渐减小，D正确。
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6. 如图所示装置中，观察到电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细，由此判断下表中所列的M、N、P三种物质，其中可以成立的是（　　）
选项 M N P
A 锌 铜 稀硫酸
B 铜 铁 稀盐酸
C 银 锌 硝酸银溶液
D 锌 铁 硝酸铁溶液
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解析： 　该原电池中M棒变粗，N棒变细，说明原电池反应时N棒
溶解作负极，溶液中有金属析出在M棒上。A、B两项中，电解质
溶液分别为稀硫酸和稀盐酸，原电池工作时，不会有金属析出且A
中M棒变细；C项，正极反应为Ag＋＋e－ Ag，符合题意；D
项，正极反应为Fe3＋＋e－ Fe2＋，不会有金属析出，且M棒溶
解变细。
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7. （2023·惠州高一期中）中国向世界郑重承诺在2030年前实现碳达
峰，在2060年前实现碳中和。大力发展绿色能源、清洁能源是实现
碳中和的最有效方法。
（1）原电池反应能够提供电能而不产生CO2气体，如图是某原电池装置图。
①Zn棒是原电池的 极，发生 （填
“氧化”或“还原”）反应。
②Cu棒上发生的电极反应是 。
③溶液中H＋向 （填“Zn”或“Cu”）电极定向移动。
　负　
　氧化　
　2H＋＋2e－ H2↑　
　Cu　
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解析： ①Zn比Cu活泼，Zn作负极，发生氧化反应；②
Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－ H2↑；③溶液中H＋
向Cu极（正极）定向移动。
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（2）Mg、Al设计成如图所示原电池装置：
①若X为氢氧化钠溶液，负极的电极反应式为
。
②电解质溶液中的阴离子移向 极（填“Mg”或
“Al”）。
③当电路中通过1 mol e－时，溶液质量 （填“增加”或
“减少”）。
　Al－3e－＋4OH
－ [Al（OH）4]－　
　Al　
　增加　
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解析： ①若X为NaOH溶液，Al作负极，电极反应式
为Al－3e－＋4OH－ [Al（OH）4]－；②电解质溶液
中的阴离子移向Al极（负极）；③电池总反应为2Al＋
2NaOH＋6H2O 2Na[Al（OH）4]＋3H2↑，2 mol Al
溶解溶液质量增加54 g，生成3 mol氢气，溶液质量减少6
g，故溶液质量增加。
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8. 某化学兴趣小组利用反应：Zn＋2FeCl3 ZnCl2＋2FeCl2，设计
了如图所示的原电池装置，下列说法不正确的是（　　）
A. Zn为负极，发生氧化反应
C. 电子流动方向是a电极→FeCl3溶液→b电极
D. 电池的正极材料可以选用石墨、铂电极，也可以用铜电极
1
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解析： 　根据Cl－的移动方向可知，b电极为负极，a电极为正
极，根据电池反应式可知，Zn发生失电子的氧化反应，A正确；正
极发生还原反应，a电极反应式为2Fe3＋＋2e－ 2Fe2＋，B正确；
电子流动方向是b电极→导线→a电极，C错误；正极材料的活泼性
应比负极材料弱，D正确。
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9. 将过量的等质量的两份锌粉a、b，分别加入相同质量、相同浓度的
稀硫酸，同时向a中加少量CuSO4溶液，图中产生H2的体积V（L）
与时间t（min）的关系，其中正确的是（　　）
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解析： 　a中加入硫酸铜溶液，会置换出金属铜，形成锌、铜、稀
硫酸原电池，加速金属铁和硫酸反应的速率，所以反应速率：a＞
b，速率越大，锌完全反应时所用的时间越短，所以a所用的时间小
于b所用的时间；产生氢气的量取决于稀硫酸的物质的量，而a、b
中金属锌均过量，分别和相同量的硫酸反应生成氢气的量相等，所
以氢气的体积：a＝b。
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10. 用如图所示装置研究原电池原理，下列说法错误的是（　　）
A. 若将图1中的Zn、Cu下端接触，Zn片逐渐溶解，Cu片上能看到气
泡产生
B. 图2中H＋向Zn片移动
C. 若将图2中的Zn片改为Mg片，Cu片上产生气泡的速率加快
D. 图2与图3中，Zn片减轻的质量相等时，正极产物的质量比为1∶32
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解析： 　图1中，Zn、Cu直接接触就能构成闭合回路而形成原电
池，Zn片逐渐溶解，Cu片上可看到有气泡产生，A项正确；图2
中，H＋带正电荷，应该向正极Cu片移动，B项错误；图2中，由
于Mg的失电子能力强于Zn，所以将Zn片改为Mg片后，电子转移
速率加快，生成H2的速率也加快，C项正确；图2中假设消耗负极
65 g Zn，则转移2 mol电子，正极产生2 g H2，而图3中消耗负极65
g Zn，也转移2 mol电子，则正极析出64 g Cu，正极产物的质量比
为1∶32，D项正确。
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11. 反应Zn＋H2SO4 ZnSO4＋H2↑的能量变化趋势如图（Ⅰ）所示。
将纯锌片和纯铜片按如图（Ⅱ）方式插入100 mL相同浓度的稀硫
酸中一段时间。
回答下列问题：
1
2
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4
5
6
7
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11
（1）该反应为 （填“吸热”或“放热”）反应。
解析： 根据图示可知，反应物的能量比生成物的高，
因此该反应为放热反应。
（2）下列说法中正确的是 （填字母）。
A. 甲、乙均为化学能转变为电能的装置
C. 甲中铜片质量减小、乙中锌片质量减小
D. 两烧杯中H＋的浓度均减小
　放热　
　BD　
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11
解析： 乙装置没有构成原电池，不能实现化学能转变
为电能的变化，A错误；甲装置构成原电池，S 会向负
极Zn电极区移动，B正确；甲中Cu为正极，溶液中的H＋在
Cu电极上得到电子变为H2逸出，Cu本身不参加反应，故Cu
电极质量不变，C错误；在两个烧杯中都是H＋得到电子变为
H2逸出，导致溶液中c（H＋）减小，D正确。
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11
（3）在相同时间内，两烧杯中产生气泡的速率：甲 乙（填
“＞”“＜”或“＝”）。
解析： 甲装置由于构成了原电池，使反应速率比乙装
置快，故反应速率：甲＞乙。
　＞　
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（4）当甲中产生1.12 L（标准状况）气体时，理论上通过导线的
电子数目为 。
解析： H＋在正极得到电子被还原变为H2，Cu电极反应
式为2H＋＋2e－ H2↑，n（H2）＝ ＝0.05
mol，则转移电子的物质的量n（e－）＝2n（H2）＝0.1
mol，转移的电子数目N（e－）＝0.1NA（或6.02×1022）。
　0.1NA（或6.02×1022）　
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（5）甲装置构成的原电池中，铜为电池的 （填“正”或
“负”）极。铜电极上发生的电极反应为
。
解析： 由于金属活动性：Zn＞Cu，所以在甲装置中，
Cu为正极，溶液中的H＋在Cu电极上得到电子变为H2逸出，
Cu电极的电极反应为2H＋＋2e－ H2↑。
　正　
　2H＋＋2e－
H2↑　
1
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8
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11
感谢欣赏
THE END

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