资源简介

中小学教育资源及组卷应用平台
教材知识解读·讲透重点难点·方法能力构建·同步分层测评
第四章 化学反应与电能
第一节 原电池
第1课时 原电池的工作原理
教习目标 1.以锌铜原电池为例，从宏观和微观的角度，分析理解原电池的工作原理，能正确判断原电池的正极和负极，会书写其电极反应式。 2.进一步理解化学能与电能的相互转化，认识从简单原电池发展到带有盐桥原电池的过程变化，并能理解带有盐桥原电池的实用性。
重点和难点 重点:原电池的构成条件、工作原理、能量转换及应用。 难点:原电池的工作原理及其应用。
◆知识点一 原电池的工作原理
1.实验探究—原电池的工作原理 【实验4-1】课本P96
实验步骤：如图所示，将置有锌片的ZnSO4溶液和置有铜片的CuSO4溶液用一个盐桥连接起来，然后将锌片和铜片用导线接起来，并在中间串联一个电流表，观察现象。取出盐桥，观察电流表的指针有何变化。
实验现象：有盐桥存在时，锌片表面逐渐失去光泽，铜片上逐渐覆盖一层光泽的亮红色物质，电流计指针偏转。没有盐桥时，电流计指针回零，锌片和铜片上均无变化。
实验原理：锌片（负极）：Zn－2e-=Zn2+（氧化反应）；铜片（正极）：Cu2++2e-=Cu（还原反应）；
总反应：Cu2++Zn=Cu+Zn2+
实验结论：盐桥中的电解质将两个烧杯中的溶液连成一个通路，并使氧化反应和还原反应完全分开在两个不同的区域进行，避免了电流损耗。
实验说明：①盐桥通常是装有饱和KCl琼脂凝胶的U形管，溶液不会流出来，但离子则可以在其中自由移动。
②单液锌铜原电池实验，除了上述现象外，溶液的温度会略微升高，化学能转化为电能和热能。
2.原电池的概念及本质
原电池是把 转化为 的装置，其反应本质是 。
3.原电池的构成条件
4.原电池的工作原理
◆知识点二 原电池正负极的判断
原电池有两个电极，一个是正极，一个是负极，判断正负极的方法是：
（1）由组成原电池两极的电极材料判断：在原电池中，一般相对活泼性较强的金属为原电池的 极，相对活泼性较差的金属或导电的非金属作原电池的 极。
（2）根据电流方向或电子流向判断： 是由正极流向负极，而 是由负极流向正极。
（3）根据原电池内电解质溶液中离子的流动方向：阳离子移向的极是 极，阴离子移向的极是 极。
（4）根据原电池两极发生的变化判断：原电池的 极总是失电子发生氧化反应， 极总是得电子发生还原反应。
（5）根据现象判断，通常情况下，在原电池某一电极若不断溶解或质量不断减小，该电极发生氧化反应，为原电池的负极；若原电池某一电极上有气体生成、电极的质量不断增加或电极质量不变，该电极发生还原反应，为原电池的正极。
即学即练
1.下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生气泡的是(　　)
2.在如图所示的装置中，a的金属活动性比氢要强，b为碳棒，关于此装置的各种叙述不正确的是(　　)
A．碳棒上有气体放出，溶液pH变大
B．a是正极，b是负极
C．导线中有电子流动，电子从a极流向b极
D．a极上发生了氧化反应
3.关于下图所示的原电池，下列说法正确的是(　　)
A.电子从锌电极通过电流表流向铜电极
B.盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移
C.锌电极发生氧化反应；铜电极发生还原反应，其电极反应是2H＋＋2e－===H2↑
D.取出盐桥后，电流表仍会偏转，铜电极在反应前后质量不变
◆知识点三 原电池电极方程式的书写
1.直接法书写电极方程式
（1）判物质：根据负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出电极反应的产物。
（2）电子守恒：根据元素化合价变化，标出得失电子数目。
（3）电荷守恒：根据电解质溶液的酸碱性，利用H+和OH-配电荷守恒。
（4）元素守恒：巧用水进行元素守恒的配平。
以 电池为例：
①判物质：
②电子守恒：
③电荷守恒：
④元素守恒：
2.间接法书写电极方程式
正负极反应式之和为电池反应的方程式。
一般先写出反应的总方程式和较易写出的电极反应式，然后用总方程式减去较易写出的电极反应式得较难写的电极反应式。
即学即练
1.分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是
A．①②中Mg做负极，③④中Fe做负极
B．②中Mg做负极，电极反应式为Mg-2e-=Mg2+
C．③中Cu做负极，电极反应式为Cu-2e-=Cu2＋
D．④中Cu做正极，电极反应式为2H＋＋2e-=H2↑
2.依据氧化还原反应设计的原电池如图所示。
请回答下列问题：
（1）电极X的材料是 ，电解质溶液Y是 。
（2）银电极的电极反应式是 ；X电极的电极反应式是 。
（3）外电路中的电子是从 极流向 极。
◆知识点四 原电池原理的应用
1．加快氧化还原反应的速率
构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快，例如，在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液，CuSO4与锌发生置换反应生成Cu，从而形成Cu－Zn微小原电池，加快产生H2的速率。
2．比较金属活动性强弱
例如，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。由此可判断出a是负极、b是正极，且金属活动性：a>b。
3．设计原电池
理论上，任何一个 的氧化还原反应，都可以设计成原电池。
（1）外电路
负极——化合价升高的物质
正极——活泼性弱的物质，一般选碳棒
（2）内电路：化合价降低的物质作电解质溶液。
如：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2
①化合价升高的物质 负极：
②活泼性较弱的物质 正极：
③化合价降低的物质 电解质溶液：
示意图
即学即练
1.有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中，B不易被腐蚀；将A、D分别投入到等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈；将铜浸入B的盐溶液中无明显变化；将铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出。据此可推知它们的金属活动性由强到弱的顺序为
A．D>C>A>B B．D>A>B>C C．D>B>A>C D．B>A>D>C
2.如图是原电池的装置图，图中电流计指针偏转。下列说法错误的是
A．若c为硫酸铜溶液，a电极的质量增加，则a为正极
B．若c为稀硫酸溶液，b电极上产生气泡，则b为正极
C．若a为Zn，b为Fe，c为NaCl溶液，则Na+移向b极
D．若总反应为Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+，a、b的材料可分别为Cu、Fe
原电池正负极的判断及电极方程式的书写
1.原电池正负极的判断
判断依据 正极 负极
电极材料 不活泼金属或非金属 活泼金属
电子流向 电子流入 电子流出
电极反应 还原反应 氧化反应
电极常见现象 电极增重或产生气体 电极减轻
离子移向 阳离子移向 阴离子移向
2.电极反应式书写的一般方法
（1）明确两极的反应物；
（2）明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物；
（3）确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物；
（4）配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。
实践应用
1.下列关于原电池的叙述正确的是(　　)
A．在外电路中，电流由铜电极流向银电极
B．正极反应为Cu2＋＋2e－===Cu
C．实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作
D．将铜片直接浸入硝酸银溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
2.某探究活动小组想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，有甲、乙两位同学均使用镁片与铝片作电极，但甲同学将电极放入6 mol·L－1稀硫酸中，乙同学将电极放入6 mol·L－1NaOH溶液中，如图所示。
（1）写出甲池中发生的有关电极反应式：
负极________________________________________________________________________，
正极________________________________________________________________________。
（2）乙池中负极为________，正极发生________反应，总反应的离子方程式为___________
（3）如果甲与乙两位同学均认为“构成原电池的电极材料若是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出________(填写元素符号，下同)活动性更强，而乙会判断出________活动性更强。
（4）由此实验，可得到如下哪些结论？________(填字母)。
A．利用原电池反应判断金属活动性顺序应注意选择合适的介质
B．镁的金属性不一定比铝的金属性强
C．该实验说明金属活动性顺序表已过时，已没有实用价值
D．该实验说明化学研究对象复杂，反应条件多变，应具体问题具体分析
（5）上述实验也反过来证明了“利用金属活动性顺序直接判断原电池中正、负极”的做法________(填“可靠”或“不可靠”)。如不可靠，则请你提出另一个判断原电池正、负极可行的实验方案：________________________________________________________________。
原电池原理的应用
1．根据原电池原理设计原电池
根据构成原电池的条件来设计原电池，先由电池反应写出电极反应，还原剂＋氧化剂===氧化产物＋还原产物，然后确定电极材料，再确定电解质溶液，最后形成闭合回路，构成原电池。
2．加快氧化还原反应速率
如在Zn与稀硫酸的反应体系中加入少量CuSO4溶液，Zn能置换出少量Cu，在溶液中Zn、Cu、稀硫酸构成原电池，可以加快产生H2的速率。
3．比较金属活动性的强弱
如金属a、b用导线连接后插入稀硫酸中，若金属b上有气泡产生，根据原电池原理可判断b为正极，金属活动性a>b。
4．用于金属的防护（要保护的金属做正极）
如要保护一个铁闸门，可用导线将其与锌块相连，使锌块作原电池的负极，铁闸门作正极。
实践应用
1.把A、B、C、D四块金属片用导线两两相连，浸入稀硫酸中组成原电池。若A、B相连时，A为负极；C、D相连时，D上产生大量气泡；A、C相连时，电流由C经导线流向A；B、D相连时，电子由D经导线流向B，则此4种金属的活动性由强到弱的顺序为
A．A>C>D>B B．A>B>C>D C．C>A>B>D D．B>A>C>D
2.a、b两个烧杯中均盛有100 mL等浓度的稀H2SO4，将足量的两份锌粉分别加入两个烧杯中，同时向a中加入少量CuSO4溶液，下列产生氢气的体积(V)与时间(t)的关系正确的是(　　)
3.某探究活动小组想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，有甲、乙两位同学均使用镁片与铝片作电极，但甲同学将电极放入6 mol·L－1的稀H2SO4中，乙同学将电极放入6 mol·L－1的NaOH溶液中，如图所示。
（1）写出甲池中发生的有关电极反应的反应式：负极__________，正极__________。
（2）写出乙池中发生的有关电极反应的反应式：负极__________，正极__________，总反应离子方程式为____________________________。
（3）如果甲与乙两位同学均认为“构成原电池的电极材料若是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出________活动性更强，而乙会判断出_____活动性更强(填写元素符号)。
（4）由此实验，可得到如下哪些结论________。
A．利用原电池反应判断金属活动性顺序应注意选择合适的介质
B．镁的金属性不一定比铝的金属性强
C．该实验说明金属活动性顺序表已过时，已没有实用价值
D．该实验说明化学研究对象复杂、反应条件多变，应具体问题具体分析
（5）上述实验也反过来证明了“利用金属活动性顺序表直接判断原电池中正、负极”的做法不可靠，则请你提出另一个判断原电池正、负极可行的实验方案________________。
考点一 含盐桥原电池的工作原理
【例1】298K 时，在 FeCl3酸性溶液中加少量锌粒后，Fe3+立即被还原成 Fe2+。 据此某学习小组设计如图所示的原电池装置。下列说法正确的是
A．正极反应为：Zn – 2e =Zn2+ B．盐桥中 K+向左池移动
C．Pt 电极上有气泡出现 D．左烧杯中溶液的红色变深
【变式1-1】某小组同学采用以下电化学装置验证“”是可逆反应。实验开始前向甲烧杯中加入溶液，向乙烧杯中加入溶液。下列说法不正确的是
A．该装置可选用装有含琼脂的饱和溶液的盐桥
B．外电路中电流方向从电极到石墨电极
C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态
D．电流计读数为零后，在甲中溶入固体，石墨电极为负极
【变式1-2】锌铜原电池装置如图所示，下列有关说法不正确的是
A．电极为该原电池的正极
B．电极是还原剂，又是电子导体
C．氯化钾盐桥中将移向溶液
D．一段时间后有红色固体沉积在电极表面
考点二 单液原电池与双液原电池的对比
【例2】下图为两种不同的铜锌原电池，下左图为单液原电池，下右图为双液原电池。下列相关说法不正确的是
A．上右图所示原电池能量利用率比上左图所示原电池要高
B．将上右图溶液换成稀硫酸，铜电极生成气体时，电路中转移电子
C．上左图所示单液原电池中，电流流向为铜片→导线→锌片→溶液-→铜片
D．上述原电池的反应原理为
【变式2-1】如图是某同学设计的原电池装置，下列说法正确的是
A．电极I上发生氧化反应
B．电子的移动方向：电极溶液→盐桥溶液→电极II
C．该原电池的总反应式为
D．盐桥中向左侧移动，向右侧移动
【变式2-2】图Ⅰ、Ⅱ分别是将反应“”设计成的原电池装置，其中、均为碳棒。下列叙述中正确的是
A．向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸，电流计(G)指针发生偏转，溶液颜色变深
B．向图ⅡB烧杯中逐滴加入适量40%NaOH溶液，作正极
C．向图ⅡB烧杯中逐滴加入适量40%NaOH溶液，电极：
D．图Ⅱ中参加反应，溶液中转移2mol电子
基础达标
1.对于原电池的电极名称，叙述错误的是(　　)
A．发生氧化反应的一极为负极
B．正极为电子流入的一极
C．比较不活泼的金属为负极
D．电流流出的一极为正极
2.某锌铜原电池装置如图，下列说法正确的是

A．电极发生还原反应
B．电池工作时，盐桥中的会持续往右池移动
C．取出盐桥，电流计的指针能继续发生偏转
D．电池总反应为
3.图甲和图乙均是双液原电池装置。下列说法不正确的是(　　)
A．甲中电池总反应的离子方程式为Cd(s)＋Co2＋(aq)===Co(s)＋Cd2＋(aq)
B．反应2Ag(s)＋Cd2＋(aq)===Cd(s)＋2Ag＋(aq)能够发生
C．盐桥的作用是形成闭合回路，并使两边溶液保持电中性
D．乙中有1 mol电子通过外电路时，正极有108 g Ag析出
4．控制合适的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是(　　)
A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应
B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原
C．电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态
D．电流表读数为零后，向甲中加入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极
5.控制合适的条件，将反应设计成如图所示原电池，下列判断不正确的是
A．双液原电池的优点是电流稳定
B．反应开始时，甲中石墨电极上被还原
C．可以通过电流计读数为零来判断是否达到平衡状态
D．电流计读数为零后，在甲中溶入固体，甲中石墨电极为正极
6.原电池的电极反应式不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法错误的是(　　)
A．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋
B．由金属Al、Cu和稀硫酸组成的原电池，负极反应式为Al－3e－===Al3＋
C．由Al、Mg、NaOH溶液组成的原电池，负极反应式为Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O
D．由金属Al、Cu和浓硝酸组成的原电池，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋
7.在如图装置中，观察到图1装置铜电极上产生大量无色气泡，而图2装置中铜电极上无气泡产生，铬电极上产生大量有色气泡。下列叙述不正确的是
A．图1装置中 Cu 电极上电极反应式是
B．图2装置中 Cu 电极上发生的电极反应为
C．图2装置中 Cr电极上电极反应式为
D．两个装置中，电子均由 Cr电极经导线流向 Cu 电极
8.有A、B、C、D四块金属片，进行如下实验，据此判断四种金属的活动性顺序是(　　)
①A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极；
②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D→导线→C；
③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡；
④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应。
A．A＞C＞D＞B B．A＞B＞C＞D
C．C＞A＞B＞D D．B＞D＞C＞A
9.用如图装置进行实验，电流计指针偏转。下列说法不正确的是

A．该装置将化学能转化为电能
B．从a极经阳离子交换膜移向b极
C．该装置的总反应为
D．工作一段时间，a极附近溶液碱性会减小
10.如图所示装置，电流表A发生偏转，同时A极逐渐变粗、B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的(　　)
A．A是Zn，B是Cu，C为稀硫酸
B．A是Cu，B是Zn，C为稀硫酸
C．A是Fe，B是Ag，C为AgNO3溶液
D．A是Ag，B是Fe，C为AgNO3溶液
11.A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验，下列说法正确的是
装置 甲 乙 丙
现象 金属A不断溶解 C的质量增加 A上有气体产生
A．装置甲溶液中的阴离子移向B极
B．装置乙中C极的电极反应式为Cu-2e-=Cu2+
C．装置丙中电流由A→导线→D→电解质溶液→A
D．四种金属活动性由强到弱的顺序是B＞A＞D＞C
12.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，下列说法正确的是(　　)
A．Zn为负极，发生还原反应
B．b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
13.为了避免锌片与Cu2＋直接接触发生反应而影响原电池的放电效率，有人设计了如图装置，按要求回答下列问题：
（1）此装置工作时，可以观察到的现象是____________________________________________，
电池总反应式为______________________________________________。
（2）以上电池中，锌和锌盐溶液组成________，铜和铜盐溶液组成________，中间通过盐桥连接起来。
（3）电池工作时，硫酸锌溶液中SO向____________移动，硫酸铜溶液中SO向____________移动。
（4）此盐桥内为饱和KCl溶液，盐桥是通过________的定向移动来导电的。在工作时，K＋移向________。
综合应用
14.如图所示，杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向烧杯中央滴入M的浓溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中，不考虑两球的浮力变化)(　　)
A．当M为CuSO4、杠杆为导体时，A端低，B端高
B．当M为AgNO3、杠杆为导体时，A端高，B端低
C．当M为盐酸、杠杆为导体时，A端高，B端低
D．当M为CuSO4、杠杆为绝缘体时，A端低、B端高
15.火星大气中含有大量，一种有参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠和碳纳米管作为两极(如图所示)，放电的总反应为，下列说法不正确的是
A．该电池的介质可以选择溶液
B．金属Na作负极，发生氧化反应
C．正极反应式：
D．工作时电子从Na电极经导线流向碳纳米管电极
16.探究化学反应中的能量转化，实验装置(装置中的试剂及用量完全相同)及实验数据如下(注：注射器用于收集气体并读取气体体积)。
项目 时间/ 装置① 装置②
气体体积/ 溶液温度/ 气体体积/ 溶液温度/
0 0 22.0 0 22.0
8.5 30 24.8 50 23.8
10.5 50 26.0 - -
下列说法不正确的是
A．装置②中的Cu表面有气泡产生，而装置①中的Cu表面无气泡
B．装置①和②中发生反应的离子方程式都为：
C．原电池反应能加快化学反应速率，导致装置①中反应的平均速率比装置②中的小
D．由实验数据可知，原电池的化学能全部转化为电能
17.能源是现代社会发展的三大支柱之一，化学在提高能源的利用率和开发新能源中起到了重要的作用。电能是现代社会中应用最广泛的二次能源。
（1）下列装置中能够实现化学能转化为电能的是______(填字母)。
（2）写出该装置正极的电极反应式：__________________________________________。
（3）该装置中溶液里的阴离子移向______________(填电极的化学式)极。
（4）若装置中转移了0.2 mol电子，则理论上溶液增加的质量是________。
18.均为有毒气体，对废气的资源化利用是目前的研究热点。如图甲为质子膜燃料电池的示意图，图乙为利用原电池原理处理的示意图。
Ⅰ.根据图甲，回答下列问题：
（1）电池负极为_______(填“电极a”或“电极b”，下同)，发生还原反应的电极为_______。
（2）电极b的电极反应式为_______；电池总反应为_______。
（3）当电路中通过8mol电子时，有_______mol 经质子固体电解质膜进入正极区。
Ⅱ.根据图乙，回答下列问题：
（4）负极反应式为_______。
（5）利用该原理制得的化工原料C为_______(填化学式)。
（6）处理32g，理论上需要消耗的体积为_______L(标准状况下)。
拓展培优
19.锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是(　　)
A．铜电极上发生氧化反应
B．电池工作一段时间后，甲池中c(SO)减小
C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加
D．阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡
20.微生物燃料电池可用于净化含铬废水，其工作原理如图所示，该电池工作时，下列说法不正确的是
A．M极是电池的负极
B．在电极上发生氧化反应
C．N电极附近溶液的pH增大
D．若参加反应，则有从交换膜右侧向左侧迁移
21.某研究性学习小组欲探究原电池的工作原理，按如图所示装置进行实验。
序号 A B 烧杯中的液体
1 Mg Al 稀H2SO4
2 Pt Pt NaOH溶液
3 Pt Pt 熔融的Na2CO3
4 Pb PbO2 稀H2SO4
（1）第1组实验中的负极是 ，正极的电极反应式为 ，若将烧杯中的液体换为NaOH溶液，则负极为 ，该电极的电极反应式为 。
（2）第2组实验中，向A、B极附近分别通入H2和O2，则负极的电极反应式为 ，正极区溶液的pH值 (填变大、减小或不变)。
（3）第3组实验中，向A极附近通入CO，向B极附近通入CO2及O2的混合气体，则正极的电极反应式为 。
（4）第4组实验中，总反应方程式为Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O，负极反应式为Pb﹣2e-+=PbSO4，则正极的电极反应式为 ，该电池工作时，如果正极材料质量增加96g，理论上在外电路通过得电子数目为 。
1中小学教育资源及组卷应用平台
教材知识解读·讲透重点难点·方法能力构建·同步分层测评
第四章 化学反应与电能
第一节 原电池
第1课时 原电池的工作原理
教习目标 1.以锌铜原电池为例，从宏观和微观的角度，分析理解原电池的工作原理，能正确判断原电池的正极和负极，会书写其电极反应式。 2.进一步理解化学能与电能的相互转化，认识从简单原电池发展到带有盐桥原电池的过程变化，并能理解带有盐桥原电池的实用性。
重点和难点 重点:原电池的构成条件、工作原理、能量转换及应用。 难点:原电池的工作原理及其应用。
◆知识点一 原电池的工作原理
1.实验探究—原电池的工作原理 【实验4-1】课本P96
实验步骤：如图所示，将置有锌片的ZnSO4溶液和置有铜片的CuSO4溶液用一个盐桥连接起来，然后将锌片和铜片用导线接起来，并在中间串联一个电流表，观察现象。取出盐桥，观察电流表的指针有何变化。
实验现象：有盐桥存在时，锌片表面逐渐失去光泽，铜片上逐渐覆盖一层光泽的亮红色物质，电流计指针偏转。没有盐桥时，电流计指针回零，锌片和铜片上均无变化。
实验原理：锌片（负极）：Zn－2e-=Zn2+（氧化反应）；铜片（正极）：Cu2++2e-=Cu（还原反应）；
总反应：Cu2++Zn=Cu+Zn2+
实验结论：盐桥中的电解质将两个烧杯中的溶液连成一个通路，并使氧化反应和还原反应完全分开在两个不同的区域进行，避免了电流损耗。
实验说明：①盐桥通常是装有饱和KCl琼脂凝胶的U形管，溶液不会流出来，但离子则可以在其中自由移动。
②单液锌铜原电池实验，除了上述现象外，溶液的温度会略微升高，化学能转化为电能和热能。
2.原电池的概念及本质
原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是自发进行的氧化还原反应。
3.原电池的构成条件
4.原电池的工作原理
◆知识点二 原电池正负极的判断
原电池有两个电极，一个是正极，一个是负极，判断正负极的方法是：
（1）由组成原电池两极的电极材料判断：在原电池中，一般相对活泼性较强的金属为原电池的负极，相对活泼性较差的金属或导电的非金属作原电池的正极。
（2）根据电流方向或电子流向判断：电流是由正极流向负极，而电子是由负极流向正极。
（3）根据原电池内电解质溶液中离子的流动方向：阳离子移向的极是正极，阴离子移向的极是负极。
（4）根据原电池两极发生的变化判断：原电池的负极总是失电子发生氧化反应，正极总是得电子发生还原反应。
（5）根据现象判断，通常情况下，在原电池某一电极若不断溶解或质量不断减小，该电极发生氧化反应，为原电池的负极；若原电池某一电极上有气体生成、电极的质量不断增加或电极质量不变，该电极发生还原反应，为原电池的正极。
即学即练
1.下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生气泡的是(　　)
【答案】A
【解析】装置B、C中无化学反应发生；D不能形成闭合回路；只有A能形成原电池，铜电极上有氢气产生。
2.在如图所示的装置中，a的金属活动性比氢要强，b为碳棒，关于此装置的各种叙述不正确的是(　　)
A．碳棒上有气体放出，溶液pH变大
B．a是正极，b是负极
C．导线中有电子流动，电子从a极流向b极
D．a极上发生了氧化反应
【答案】B
【解析】a为活泼金属，比碳棒活泼，作负极。
3.关于下图所示的原电池，下列说法正确的是(　　)
A.电子从锌电极通过电流表流向铜电极
B.盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移
C.锌电极发生氧化反应；铜电极发生还原反应，其电极反应是2H＋＋2e－===H2↑
D.取出盐桥后，电流表仍会偏转，铜电极在反应前后质量不变
【答案】A
【解析】锌片作负极，铜片作正极，电子从负极流向正极，A选项正确；盐桥中的阴离子向负极移动，B选项错误；负极发生氧化反应，正极发生还原反应，铜电极发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu，C选项错误；取出盐桥后不能形成原电池，铜电极在反应后质量增加，D选项错误。答案：A
◆知识点三 原电池电极方程式的书写
1.直接法书写电极方程式
（1）判物质：根据负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出电极反应的产物。
（2）电子守恒：根据元素化合价变化，标出得失电子数目。
（3）电荷守恒：根据电解质溶液的酸碱性，利用H+和OH-配电荷守恒。
（4）元素守恒：巧用水进行元素守恒的配平。
以 电池为例：
①判物质：
②电子守恒：
③电荷守恒：
④元素守恒：
2.间接法书写电极方程式
正负极反应式之和为电池反应的方程式。
一般先写出反应的总方程式和较易写出的电极反应式，然后用总方程式减去较易写出的电极反应式得较难写的电极反应式。
即学即练
1.分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是
A．①②中Mg做负极，③④中Fe做负极
B．②中Mg做负极，电极反应式为Mg-2e-=Mg2+
C．③中Cu做负极，电极反应式为Cu-2e-=Cu2＋
D．④中Cu做正极，电极反应式为2H＋＋2e-=H2↑
【答案】C
【解析】A．②中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应失去电子，故Al做负极；③中Fe在冷的浓硝酸中钝化，Cu和浓HNO3反应失去电子，故Cu做负极，A错误；
B．②中铝与氢氧化钠溶液反应，铝作负极，电池总反应为2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，负极反应式为2Al+8OH--6e-=2AlO+4H2O，B错误；
C．③中Fe在冷的浓硝酸中钝化，Cu和浓HNO3反应失去电子，故Cu做负极，电极反应式为Cu 2e =Cu2+，C正确；
D．④中铁作负极，Cu作正极，正极氧气得电子，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，D错误；
答案选C。
2.依据氧化还原反应设计的原电池如图所示。
请回答下列问题：
（1）电极X的材料是 ，电解质溶液Y是 。
（2）银电极的电极反应式是 ；X电极的电极反应式是 。
（3）外电路中的电子是从 极流向 极。
【答案】（1）Cu AgNO3溶液
（2）
（3）Cu Ag
【分析】X作负极，为Cu，发生氧化反应，Ag作正极，发生还原反应，Y为AgNO3溶液，据此回答。
【解析】（1）①根据分析可知，电极X的材料是Cu；
②根据分析可知，电解质溶液Y是AgNO3溶液；
（2）①银电极的电极反应式是；
②Cu电极的电极反应式是；
（3）外电路中的电子是从负极(Cu)流向正极(Ag)。
◆知识点四 原电池原理的应用
1．加快氧化还原反应的速率
构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快，例如，在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液，CuSO4与锌发生置换反应生成Cu，从而形成Cu－Zn微小原电池，加快产生H2的速率。
2．比较金属活动性强弱
例如，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。由此可判断出a是负极、b是正极，且金属活动性：a>b。
3．设计原电池
理论上，任何一个自发的氧化还原反应，都可以设计成原电池。
（1）外电路
负极——化合价升高的物质
正极——活泼性弱的物质，一般选碳棒
（2）内电路：化合价降低的物质作电解质溶液。
如：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2
①化合价升高的物质 负极：Cu
②活泼性较弱的物质 正极：C
③化合价降低的物质 电解质溶液：FeCl3
示意图
即学即练
1.有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中，B不易被腐蚀；将A、D分别投入到等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈；将铜浸入B的盐溶液中无明显变化；将铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出。据此可推知它们的金属活动性由强到弱的顺序为
A．D>C>A>B B．D>A>B>C C．D>B>A>C D．B>A>D>C
【答案】B
【解析】将A与B用导连接结起来，浸入电解质溶液中，可构成原电池结构，B不易被腐蚀，说明B作正极，则A金属活动性比B强；将A、D分别投入到等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈，说明D金属活动性比A强；将铜浸入B的盐溶液中无明显变化，说明B的金属活动性比Cu强；将铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出，说明Cu的金属活动性比C强。综上分析得金属活动性由强到弱的顺序为：D>A>B>C，故选B。
2.如图是原电池的装置图，图中电流计指针偏转。下列说法错误的是
A．若c为硫酸铜溶液，a电极的质量增加，则a为正极
B．若c为稀硫酸溶液，b电极上产生气泡，则b为正极
C．若a为Zn，b为Fe，c为NaCl溶液，则Na+移向b极
D．若总反应为Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+，a、b的材料可分别为Cu、Fe
【答案】D
【解析】A．若c为硫酸铜溶液，a电极的质量增加，则Cu2+在a电极上得电子，所以a为正极，A正确；
B．若c为稀硫酸溶液，b电极上产生气泡，则H+在b电极上得电子，所以b为正极，B正确；
C．若a为Zn，b为Fe，c为NaCl溶液，则发生吸氧腐蚀，Fe为正极，阳离子向正极移动，所以Na+移向b极，C正确；
D．若总反应为Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+，则Cu作负极，正极金属的活动性应比负极弱，所以b的材料不可能是Fe，D错误；
故选D。
原电池正负极的判断及电极方程式的书写
1.原电池正负极的判断
判断依据 正极 负极
电极材料 不活泼金属或非金属 活泼金属
电子流向 电子流入 电子流出
电极反应 还原反应 氧化反应
电极常见现象 电极增重或产生气体 电极减轻
离子移向 阳离子移向 阴离子移向
2.电极反应式书写的一般方法
（1）明确两极的反应物；
（2）明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物；
（3）确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物；
（4）配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。
实践应用
1.下列关于原电池的叙述正确的是(　　)
A．在外电路中，电流由铜电极流向银电极
B．正极反应为Cu2＋＋2e－===Cu
C．实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作
D．将铜片直接浸入硝酸银溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
【答案】D
【解析】该原电池中Cu作负极，Ag作正极，电极反应为Cu－2e－===Cu2＋(负极)，2Ag＋＋2e－===2Ag(正极)，盐桥起到了传递离子、形成闭合回路的作用，电子是由负极流向正极，电流的方向和电子的流向相反。D选项正确。
2.某探究活动小组想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，有甲、乙两位同学均使用镁片与铝片作电极，但甲同学将电极放入6 mol·L－1稀硫酸中，乙同学将电极放入6 mol·L－1NaOH溶液中，如图所示。
（1）写出甲池中发生的有关电极反应式：
负极________________________________________________________________________，
正极________________________________________________________________________。
（2）乙池中负极为________，正极发生________反应，总反应的离子方程式为___________
（3）如果甲与乙两位同学均认为“构成原电池的电极材料若是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出________(填写元素符号，下同)活动性更强，而乙会判断出________活动性更强。
（4）由此实验，可得到如下哪些结论？________(填字母)。
A．利用原电池反应判断金属活动性顺序应注意选择合适的介质
B．镁的金属性不一定比铝的金属性强
C．该实验说明金属活动性顺序表已过时，已没有实用价值
D．该实验说明化学研究对象复杂，反应条件多变，应具体问题具体分析
（5）上述实验也反过来证明了“利用金属活动性顺序直接判断原电池中正、负极”的做法________(填“可靠”或“不可靠”)。如不可靠，则请你提出另一个判断原电池正、负极可行的实验方案：________________________________________________________________。
【答案】（1）Mg－2e－===Mg2＋　2H＋＋2e－===H2↑
（2）Al　还原　2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
（3）Mg　Al　（4）AD
（5）不可靠　根据电路中电流的方向或电子转移的方向
【解析】（1）甲池中电池总反应方程式为Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑，Mg作负极，电极反应式为Mg－2e－===Mg2＋，Al作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。
（2）乙池中电池总反应方程式为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，所以负极为Al，正极为Mg，正极上发生还原反应。
（3）甲池中Mg为负极，Al为正极；乙池中Al为负极，Mg为正极。若根据负极材料金属比正极活泼，则甲判断Mg活动性强，乙判断Al活动性强。
原电池原理的应用
1．根据原电池原理设计原电池
根据构成原电池的条件来设计原电池，先由电池反应写出电极反应，还原剂＋氧化剂===氧化产物＋还原产物，然后确定电极材料，再确定电解质溶液，最后形成闭合回路，构成原电池。
2．加快氧化还原反应速率
如在Zn与稀硫酸的反应体系中加入少量CuSO4溶液，Zn能置换出少量Cu，在溶液中Zn、Cu、稀硫酸构成原电池，可以加快产生H2的速率。
3．比较金属活动性的强弱
如金属a、b用导线连接后插入稀硫酸中，若金属b上有气泡产生，根据原电池原理可判断b为正极，金属活动性a>b。
4．用于金属的防护（要保护的金属做正极）
如要保护一个铁闸门，可用导线将其与锌块相连，使锌块作原电池的负极，铁闸门作正极。
实践应用
1.把A、B、C、D四块金属片用导线两两相连，浸入稀硫酸中组成原电池。若A、B相连时，A为负极；C、D相连时，D上产生大量气泡；A、C相连时，电流由C经导线流向A；B、D相连时，电子由D经导线流向B，则此4种金属的活动性由强到弱的顺序为
A．A>C>D>B B．A>B>C>D C．C>A>B>D D．B>A>C>D
【答案】A
【解析】原电池中，活泼金属做负极，若A、B相连时，A为负极，则金属活泼性A>B，C、D相连时，D上产生大量气泡，D电极上H+得电子生成H2，D为正极，C为负极，金属活泼性C>D，A、C相连时，电流由C经导线流向A，C为正极，A为负极，金属活泼性A>C，B、D相连时，电子由D经导线流向B，D为负极，B为正极，金属活泼性D>B，综合分析，4种金属的活动性由强到弱的顺序为A>C>D>B，答案选A。
2.a、b两个烧杯中均盛有100 mL等浓度的稀H2SO4，将足量的两份锌粉分别加入两个烧杯中，同时向a中加入少量CuSO4溶液，下列产生氢气的体积(V)与时间(t)的关系正确的是(　　)
【答案】B
【解析】H2SO4的物质的量相等、Zn粉过量，H2的量由H2SO4的物质的量决定。a中部分Zn与CuSO4发生反应置换出Cu并形成“Zn|H2SO4|Cu”原电池，反应速率加快，但产生H2的体积相等。
3.某探究活动小组想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，有甲、乙两位同学均使用镁片与铝片作电极，但甲同学将电极放入6 mol·L－1的稀H2SO4中，乙同学将电极放入6 mol·L－1的NaOH溶液中，如图所示。
（1）写出甲池中发生的有关电极反应的反应式：负极__________，正极__________。
（2）写出乙池中发生的有关电极反应的反应式：负极__________，正极__________，总反应离子方程式为____________________________。
（3）如果甲与乙两位同学均认为“构成原电池的电极材料若是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出________活动性更强，而乙会判断出_____活动性更强(填写元素符号)。
（4）由此实验，可得到如下哪些结论________。
A．利用原电池反应判断金属活动性顺序应注意选择合适的介质
B．镁的金属性不一定比铝的金属性强
C．该实验说明金属活动性顺序表已过时，已没有实用价值
D．该实验说明化学研究对象复杂、反应条件多变，应具体问题具体分析
（5）上述实验也反过来证明了“利用金属活动性顺序表直接判断原电池中正、负极”的做法不可靠，则请你提出另一个判断原电池正、负极可行的实验方案________________。
【答案】 （1）Mg－2e－===Mg2＋　2H＋＋2e－===H2↑（2）2Al＋8OH－－6e－===2AlO＋4H2O 6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑ 2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑ （3）Mg　Al　（4）AD（5）将两种金属电极连上电流表而构成原电池，利用电流表检测电流的方向，从而判断电子的流动方向，再来确定原电池的正、负极
【解析】 （1）甲池中电池总反应方程式为Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑，Mg作负极，电极反应式为Mg－2e－===Mg2＋，Al作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。（2）乙池中电池总反应方程式为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，负极上为Al被氧化生成Al3＋后与OH－反应生成AlO，电极反应式为2Al－6e－＋8OH－===2AlO＋4H2O；正极产物为H2，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑。（3）甲池中Mg为负极，Al为正极；乙池中Al为负极，Mg为正极，若根据负极材料金属比正极活泼，则甲判断Mg活动性强，乙判断Al活动性强。（4）选AD。Mg的金属活动性一定比Al强，金属活动性顺序表是正确的，应用广泛。（5）判断正、负极可根据回路中电流方向或电子流向等进行判断，直接利用金属活动性顺序表判断原电池的正、负极是不可靠的。
考点一 含盐桥原电池的工作原理
【例1】298K 时，在 FeCl3酸性溶液中加少量锌粒后，Fe3+立即被还原成 Fe2+。 据此某学习小组设计如图所示的原电池装置。下列说法正确的是
A．正极反应为：Zn – 2e =Zn2+ B．盐桥中 K+向左池移动
C．Pt 电极上有气泡出现 D．左烧杯中溶液的红色变深
【答案】B
【分析】该装置为原电池，电池反应为Zn+2Fe3+═2Fe2++Zn2+，Pt电极为原电池的正极，电极反应为Fe3++e-=Fe2+，Zn电极为原电池的负极，电极反应为Zn -2e-=Zn2+。
【解析】A．由分析可知，Zn失去电子发生氧化反应，为负极反应，Fe3+在正极得电子被还原为Fe2+，故A错误；
B．由分析可知，Pt电极为原电池的正极，Zn电极为原电池的负极，原电池中，电解质里的阳离子移向正极，盐桥中K+向左池移动，故B正确；
C．铂电极上Fe3+被还原为Fe2+，没有气体生成，故C错误；
D．Fe3+在正极得电子被还原为Fe2+，溶液红色变浅甚至褪去，故D错误；
故选B。
【变式1-1】某小组同学采用以下电化学装置验证“”是可逆反应。实验开始前向甲烧杯中加入溶液，向乙烧杯中加入溶液。下列说法不正确的是
A．该装置可选用装有含琼脂的饱和溶液的盐桥
B．外电路中电流方向从电极到石墨电极
C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态
D．电流计读数为零后，在甲中溶入固体，石墨电极为负极
【答案】D
【解析】A．饱和溶液与甲乙烧杯的溶液都不反应，可选用装有含琼脂的饱和溶液的盐桥，故A正确；
B．开始时，反应正向进行，根据装置示意图，Ag电极为正极，石墨为负极，外电路中电流方向从电极到石墨电极，故B正确；
C．当反应达到平衡时，正逆反应速率相等，电流计读数为零，故C正确；
D．电流计读数为零后，在甲中溶入固体，反应逆向进行，石墨为正极，故D错误；
答案选D。
【变式1-2】锌铜原电池装置如图所示，下列有关说法不正确的是
A．电极为该原电池的正极
B．电极是还原剂，又是电子导体
C．氯化钾盐桥中将移向溶液
D．一段时间后有红色固体沉积在电极表面
【答案】C
【分析】由图可知，锌的活泼性比铜强，则锌电极为铜锌原电池的负极，铜电极为正极。
【解析】A．由分析可知，铜电极为原电池的正极，故A正确；
B．由分析可知，能导电的锌电极为铜锌原电池的负极，故B正确；
C．由分析可知，能导电的锌电极为铜锌原电池的负极，铜电极为原电池的正极，氯化钾盐桥中氯离子将移向硫酸锌溶液，故C错误；
D．由分析可知，铜电极为原电池的正极，铜离子在正极得到电子发生还原反应生成铜，故D正确；
故选C。
考点二 单液原电池与双液原电池的对比
【例2】下图为两种不同的铜锌原电池，下左图为单液原电池，下右图为双液原电池。下列相关说法不正确的是
A．上右图所示原电池能量利用率比上左图所示原电池要高
B．将上右图溶液换成稀硫酸，铜电极生成气体时，电路中转移电子
C．上左图所示单液原电池中，电流流向为铜片→导线→锌片→溶液-→铜片
D．上述原电池的反应原理为
【答案】B
【解析】A．单液原电池锌片与溶液直接接触，部分会直接被锌置换，锌片上附着铜后，也能形成微小的原电池，继续置换铜，这部分电子转移没有通过外电路，能量利用率低且电流不稳定，双液原电池锌片与溶液没有接触，能量利用率更高且电流长时间稳定，A正确；B．未说明气体是否处于标准状况，B错误；C．左图单液原电池中，铜片为正极，锌片为负极，外电路电流由正极流向负极，内电路电流由负极流向正极，C正确；D．根据题中原电池放电时的正、负极反应可知，该原电池的反应原理为，D正确；故选B。
【变式2-1】如图是某同学设计的原电池装置，下列说法正确的是
A．电极I上发生氧化反应
B．电子的移动方向：电极溶液→盐桥溶液→电极II
C．该原电池的总反应式为
D．盐桥中向左侧移动，向右侧移动
【答案】D
【分析】某同学设计的原电池装置，电极I上发生还原反应为原电池正极，电极反应式为，电极II上发生氧化反应，为原电池负极，电极反应式为；
【解析】A．电极I为原电池正极，其上发生还原反应，A错误；B．电子的移动方向：电极II→导线→电极I，B错误；C．该原电池的总反应式为，C错误；D．盐桥中向正极移动，即向左侧移动，向负极移动，即向右侧移动，D正确；故选D。
【变式2-2】图Ⅰ、Ⅱ分别是将反应“”设计成的原电池装置，其中、均为碳棒。下列叙述中正确的是
A．向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸，电流计(G)指针发生偏转，溶液颜色变深
B．向图ⅡB烧杯中逐滴加入适量40%NaOH溶液，作正极
C．向图ⅡB烧杯中逐滴加入适量40%NaOH溶液，电极：
D．图Ⅱ中参加反应，溶液中转移2mol电子
【答案】C
【分析】甲组向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸，发生氧化还原反应，不发生原电池反应；乙组向图ⅡB烧杯中逐滴加入适量40%NaOH溶液，平衡逆向移动，发生原电池反应，A中发生I2+2e-=2I-，为正极反应，而B中AsO转化为AsO，As化合价升高，发生氧化反应，C2为负极。
【解析】A．由上述分析可知图Ⅰ不发生原电池反应，电流表指针不发生偏转，故A错误；
B．由上述分析可知为负极，故B错误；
C．由上述分析可知为正极，电极反应为：I2+2e-=2I-，故C正确；
D．电子不能进入溶液中，即溶液中不能转移电子，故D错误；
故选：C。
基础达标
1.对于原电池的电极名称，叙述错误的是(　　)
A．发生氧化反应的一极为负极
B．正极为电子流入的一极
C．比较不活泼的金属为负极
D．电流流出的一极为正极
【答案】C
【解析】原电池中相对活泼的金属为负极，发生氧化反应；相对不活泼的金属(或非金属导体)为正极，发生还原反应。
2.某锌铜原电池装置如图，下列说法正确的是

A．电极发生还原反应
B．电池工作时，盐桥中的会持续往右池移动
C．取出盐桥，电流计的指针能继续发生偏转
D．电池总反应为
【答案】D
【分析】在原电池中，较活泼的金属锌作负极，失去电子，发生氧化反应，在外电路中，电子由负极移向正极，在电解质溶液中，阴离子向负极移动，反应的总反应方程式为。
【解析】A．由分析知，锌作为负极，发生氧化反应，A错误；
B．由分析知，盐桥中的会持续往左池移动，B错误；
C．取出盐桥，不能形成闭合回路，无法形成原电池，电流计指针不能继续发生偏转，C错误；
D．由分析知，电池总反应为，D正确；
故选D。
3.图甲和图乙均是双液原电池装置。下列说法不正确的是(　　)
A．甲中电池总反应的离子方程式为Cd(s)＋Co2＋(aq)===Co(s)＋Cd2＋(aq)
B．反应2Ag(s)＋Cd2＋(aq)===Cd(s)＋2Ag＋(aq)能够发生
C．盐桥的作用是形成闭合回路，并使两边溶液保持电中性
D．乙中有1 mol电子通过外电路时，正极有108 g Ag析出
【答案】B
【解析】由甲可知Cd的活动性强于Co，由乙可知Co的活动性强于Ag，即Cd的活动性强于Ag，故Ag不能置换出Cd，B项错误。
4．控制合适的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是(　　)
A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应
B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原
C．电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态
D．电流表读数为零后，向甲中加入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极
【答案】D
【解析】由题图并结合原电池原理分析可知，Fe3＋得到电子变为Fe2＋，被还原，I－失去电子变为I2，被氧化，A、B项正确；电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态，C项正确；向甲中加入FeCl2固体，对于2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2，平衡向逆反应方向移动，此时Fe2＋被氧化，I2被还原，故甲中石墨电极为负极，乙中石墨电极为正极，D项错误。
5.控制合适的条件，将反应设计成如图所示原电池，下列判断不正确的是
A．双液原电池的优点是电流稳定
B．反应开始时，甲中石墨电极上被还原
C．可以通过电流计读数为零来判断是否达到平衡状态
D．电流计读数为零后，在甲中溶入固体，甲中石墨电极为正极
【解析】将反应制成原电池，如图，反应开始时，根据原电池的本质，甲池中为，则甲池为正极，得电子，被还原，发生还原反应；乙池则为负极，失电子，被氧化，发生氧化反应；
A．双液原电池有两个优点：①能量转化率高；②能提供持续稳定的电流，故A正确；
B．将反应制成原电池，如图，反应开始时，根据原电池的本质，甲池中为，则甲池为正极，得电子，被还原，发生还原反应，故B正确；
C．当达到平衡状态时，没有电流产生，电流计读数为零，故C正确；
D．流计读数为零后，在甲中溶入固体，此时平衡逆向进行，被氧化成，作电源的负极，故D错误；
故选D。
6.原电池的电极反应式不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法错误的是(　　)
A．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋
B．由金属Al、Cu和稀硫酸组成的原电池，负极反应式为Al－3e－===Al3＋
C．由Al、Mg、NaOH溶液组成的原电池，负极反应式为Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O
D．由金属Al、Cu和浓硝酸组成的原电池，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋
【答案】A
【解析】铁比铜活泼，铁作负极，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，故A错误；铝比铜活泼，铝作负极，负极反应式为Al－3e－===Al3＋，故B正确；虽然镁比铝活泼，但镁不与氢氧化钠溶液反应，因此铝作负极，负极反应式为Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O，故C正确；Al与浓硝酸发生钝化反应，则铜作负极，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，故D正确。
7.在如图装置中，观察到图1装置铜电极上产生大量无色气泡，而图2装置中铜电极上无气泡产生，铬电极上产生大量有色气泡。下列叙述不正确的是
A．图1装置中 Cu 电极上电极反应式是
B．图2装置中 Cu 电极上发生的电极反应为
C．图2装置中 Cr电极上电极反应式为
D．两个装置中，电子均由 Cr电极经导线流向 Cu 电极
【答案】D
【分析】观察到图1装置铜电极上产生大量的无色气泡，说明图1中，Cr为负极，铜为正极，正极上析出氢气，而图2装置中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量有色气体，说明铜被氧化应为负极，正极上应是硝酸被还原生成二氧化氮气体。
【解析】A．图1为原电池装置，铜为正极，氢离子得电子生成氢气，电极反应式是2H++2e-=H2↑，选项A正确；
B．图2装置中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量有色气体，说明铜为负极，铬电极为正极，负极发生Cu-2e-=Cu2+，选项B正确；
C．图2装置中铜电极上无气体产生，铬电极上产生大量有色气体，正极上应是硝酸被还原生成二氧化氮气体，电极反应式为NO+e-+2H+=NO2↑+H2O，选项C正确；
D．图1中，电子由Cr经导线流向Cu，图2中电子由Cu极经导线流向Cr，选项D不正确；
答案选D。
8.有A、B、C、D四块金属片，进行如下实验，据此判断四种金属的活动性顺序是(　　)
①A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极；
②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D→导线→C；
③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡；
④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应。
A．A＞C＞D＞B B．A＞B＞C＞D
C．C＞A＞B＞D D．B＞D＞C＞A
【答案】A
【解析】①活泼性较强的金属作原电池的负极，A、B用导线相连后，同时插入稀H2SO4中，A极为负极，则活动性：A＞B；②C、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸中，电子由负极→导线→正极，电流方向与电子方向相反，电流由正极D→导线→负极C，则活动性：C＞D；③A、C相连后，同时浸入稀硫酸中，C极产生大量气泡，说明C为原电池的正极，较不活泼，则活动性：A＞C；④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应，说明D为原电池的负极，则活动性：D＞B；所以有：A＞C＞D＞B，故A项正确。
9.用如图装置进行实验，电流计指针偏转。下列说法不正确的是

A．该装置将化学能转化为电能
B．从a极经阳离子交换膜移向b极
C．该装置的总反应为
D．工作一段时间，a极附近溶液碱性会减小
【答案】C
【解析】A．该装置为原电池装置，故该装置将化学能转化为电能，A正确；
B．a为原电池的负极，b为原电池的正极，故从a极经阳离子交换膜移向b极，B正确；
C．电解质溶液为碱性溶液，最终生成氯化钾，而不是氯化氢，该装置的总反应为，C错误；
D．工作一段时间，a极H2-2e-+2OH-=2H2O，所以附近溶液碱性会减小，D正确；
故选C。
10.如图所示装置，电流表A发生偏转，同时A极逐渐变粗、B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的(　　)
A．A是Zn，B是Cu，C为稀硫酸
B．A是Cu，B是Zn，C为稀硫酸
C．A是Fe，B是Ag，C为AgNO3溶液
D．A是Ag，B是Fe，C为AgNO3溶液
【答案】D
【解析】根据题意可知，在该原电池中，A极逐渐变粗，B极逐渐变细，所以B作负极，A作正极，B的活泼性大于A的活泼性，所以排除A、C选项；A极逐渐变粗，说明有金属析出，B选项中正极H＋放电析出氢气，D选项中正极析出金属Ag，D项正确。
11.A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验，下列说法正确的是
装置 甲 乙 丙
现象 金属A不断溶解 C的质量增加 A上有气体产生
A．装置甲溶液中的阴离子移向B极
B．装置乙中C极的电极反应式为Cu-2e-=Cu2+
C．装置丙中电流由A→导线→D→电解质溶液→A
D．四种金属活动性由强到弱的顺序是B＞A＞D＞C
【答案】C
【解析】A．在装置甲中金属A不断溶解，则A作原电池的负极，B作原电池的正极，在电解质溶液中，阴离子移向正电荷较多的A极，A错误；B．在乙中C电极的质量增加，则C电极为原电池的正极，B电极为原电池的负极，C电极为正极，发生得到电子的还原反应，电极反应式为：Cu2++2e-=Cu，B错误；C．在装置丙中，电极A上有气体产生，则A为原电池的正极，D为原电池的负极。负极失去电子发生氧化反应，正极得到电子发生还原反应，外电路中电子定向移动，在内电路中离子定向移动，电流的方向为正电荷移动方向。电流由正极经导线流向负极，因此电流方向为A→导线→D→电解质溶液→A，C正确；D．在原电池装置中，负极金属活泼性强于正极，根据装置甲可知金属活动性：A＞B；根据装置乙中现象，可知金属活动性：B＞C；根据装置丙的现象可知金属活动性：D＞A，故四种金属活动性由强到弱的顺序是：D＞A＞B＞C，D错误；故合理选项是C。
12.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，下列说法正确的是(　　)
A．Zn为负极，发生还原反应
B．b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
【答案】D
【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，即b电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，A、B项错误；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。
13.为了避免锌片与Cu2＋直接接触发生反应而影响原电池的放电效率，有人设计了如图装置，按要求回答下列问题：
（1）此装置工作时，可以观察到的现象是____________________________________________，
电池总反应式为______________________________________________。
（2）以上电池中，锌和锌盐溶液组成________，铜和铜盐溶液组成________，中间通过盐桥连接起来。
（3）电池工作时，硫酸锌溶液中SO向____________移动，硫酸铜溶液中SO向____________移动。
（4）此盐桥内为饱和KCl溶液，盐桥是通过________的定向移动来导电的。在工作时，K＋移向________。
【答案】
（1）锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质析出，电流表指针发生偏转　Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu　（2）锌半电池　铜半电池　（3）锌电极(或负极)　盐桥　（4）离子　正极区(或CuSO4溶液)
【解析】
（1）该装置为锌铜原电池，总反应式为Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋，电池工作时，观察到①锌片不断溶解，②铜片上有红色物质析出，③电流表指针发生偏转。（2）Zn与ZnSO4溶液组成锌半电池，Cu与CuSO4溶液组成铜半电池。（3）电池工作时，ZnSO4溶液中SO向负极或锌电极移动，CuSO4溶液中SO向盐桥移动。（4）盐桥中，K＋向正极区或CuSO4溶液移动，Cl－向负极区或ZnSO4溶液移动，这样依靠离子的定向移动形成闭合回路而导电。
综合应用
14.如图所示，杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向烧杯中央滴入M的浓溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中，不考虑两球的浮力变化)(　　)
A．当M为CuSO4、杠杆为导体时，A端低，B端高
B．当M为AgNO3、杠杆为导体时，A端高，B端低
C．当M为盐酸、杠杆为导体时，A端高，B端低
D．当M为CuSO4、杠杆为绝缘体时，A端低、B端高
【答案】A
【解析】杠杆为导体时，该装置形成原电池，Fe为负极、Cu为正极，A、B、C三个选项中Fe均会溶解，质量减轻，所以B端高。杠杆为绝缘体时，不形成原电池，D选项中只在铁球上发生Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu的反应，铁球质量增加，B端低。
15.火星大气中含有大量，一种有参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠和碳纳米管作为两极(如图所示)，放电的总反应为，下列说法不正确的是
A．该电池的介质可以选择溶液
B．金属Na作负极，发生氧化反应
C．正极反应式：
D．工作时电子从Na电极经导线流向碳纳米管电极
【答案】A
【解析】根据放电的总反应可知钠元素化合价升高，Na做负极，电极反应式为Na-e-= Na+，CO2做正极，正极反应式：；
A．Na是活泼金属，能与溶液中水反应，因此该电池的介质不能选择溶液，A错误；
B．负极上Na失电子生成Na+，化合价升高，发生氧化反应，B正确；
C．正极上CO2得电子发生还原反应，电极反应式：，C正确；
D．工作时电子由负极经外电路流向正极，故电子从Na电极经导线流向碳纳米管电极，D正确；
故选A。
16.探究化学反应中的能量转化，实验装置(装置中的试剂及用量完全相同)及实验数据如下(注：注射器用于收集气体并读取气体体积)。
项目 时间/ 装置① 装置②
气体体积/ 溶液温度/ 气体体积/ 溶液温度/
0 0 22.0 0 22.0
8.5 30 24.8 50 23.8
10.5 50 26.0 - -
下列说法不正确的是
A．装置②中的Cu表面有气泡产生，而装置①中的Cu表面无气泡
B．装置①和②中发生反应的离子方程式都为：
C．原电池反应能加快化学反应速率，导致装置①中反应的平均速率比装置②中的小
D．由实验数据可知，原电池的化学能全部转化为电能
【答案】D
【解析】装置①为锌与稀硫酸的反应，装置②为Zn、Cu与稀硫酸形成的原电池。
A．装置②中的表面有气泡产生，是原电池的正极，而装置①中的表面无气泡，仅是化学反应，表面有气泡，故A正确；
B．装置①为锌与稀硫酸的反应，离子方程式为；装置②为Zn、Cu与稀硫酸形成的原电池，总反应式为，故B正确；
C．基于表格数据信息的证据推理可知，收集相同体积的气体装置②需要的时间更短，故原电池反应能加快化学反应速率，故C正确；
D．化学能有一部分转化为了热能，而不是全部转化为电能，表现在温度升高上，也是基于证据的推理，故D错误；
故选D。
17.能源是现代社会发展的三大支柱之一，化学在提高能源的利用率和开发新能源中起到了重要的作用。电能是现代社会中应用最广泛的二次能源。
（1）下列装置中能够实现化学能转化为电能的是______(填字母)。
（2）写出该装置正极的电极反应式：__________________________________________。
（3）该装置中溶液里的阴离子移向______________(填电极的化学式)极。
（4）若装置中转移了0.2 mol电子，则理论上溶液增加的质量是________。
【答案】（1）C　（2）2H＋＋2e－===H2↑　（3）Zn
（4）6.3 g
【解析】（1）原电池的构成条件：①有两个活泼性不同的电极，②将电极插入电解质溶液中，③两电极间构成闭合回路，④能自发地进行氧化还原反应，C装置符合构成原电池的条件，故C正确。（2）C装置中Ag作正极，正极上氢离子得电子生成氢气，其电极反应式为2H＋＋2e－=== H2↑。（3）阴离子移向负极锌。（4）装置中转移了0.2 mol电子，根据总反应：2H＋＋Zn===Zn2＋＋H2↑，则理论上溶液质量增重0.1×65 g－0.1×2 g＝6.3 g。
18.均为有毒气体，对废气的资源化利用是目前的研究热点。如图甲为质子膜燃料电池的示意图，图乙为利用原电池原理处理的示意图。
Ⅰ.根据图甲，回答下列问题：
（1）电池负极为_______(填“电极a”或“电极b”，下同)，发生还原反应的电极为_______。
（2）电极b的电极反应式为_______；电池总反应为_______。
（3）当电路中通过8mol电子时，有_______mol 经质子固体电解质膜进入正极区。
Ⅱ.根据图乙，回答下列问题：
（4）负极反应式为_______。
（5）利用该原理制得的化工原料C为_______(填化学式)。
（6）处理32g，理论上需要消耗的体积为_______L(标准状况下)。
【答案】（1） 电极a； 电极b
（2） ；
（3）8
（4）
（5）
（6）5.6
【解析】图甲中电极a上H2S失去电子转化为S2，为负极，则电极b为正极；图乙左侧SO2失电子转化为H2SO4，为负极，则右侧为正极。
（1）由图甲可知，在电极a上发生氧化反应生成，在电极b上发生还原反应生成，则电极a为负极，电极b为正极。
（2）)在电极b(正极)上得到电子，与结合生成，电极反应式为；电池总反应为。
（3）由正极反应式可知，当电路中通过8mol电子时，有8mol经质子固体电解质膜进入正极区。
（4）在负极上失去电子：，利用使其两边电荷相等：，利用使其两边原子数相等，可得负极反应式为。
（5）由上述分析可知，利用该原理制得的化工原料C为。
（6）在正极上得到电子，与结合生成，结合负极反应式可得关系式：，故处理32g(0.5mol)，转移电子数为1mol，理论上需要消耗0.25mol，标准状况下的体积为0.25mol×22.4Lmol-1=5.6L。
拓展培优
19.锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是(　　)
A．铜电极上发生氧化反应
B．电池工作一段时间后，甲池中c(SO)减小
C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加
D．阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡
【答案】C
【解析】A项，由锌的金属活动性大于铜可知，铜电极为正极，在正极上Cu2＋得电子发生还原反应生成Cu，错误；B项，由于阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故甲池中c(SO)不变，错误；C项，在乙池中发生反应Cu2＋＋2e－===Cu，同时甲池中的Zn2＋通过阳离子交换膜进入乙池中，由于M(Zn)>M(Cu)，故乙池溶液的总质量增加，正确。
20.微生物燃料电池可用于净化含铬废水，其工作原理如图所示，该电池工作时，下列说法不正确的是
A．M极是电池的负极
B．在电极上发生氧化反应
C．N电极附近溶液的pH增大
D．若参加反应，则有从交换膜右侧向左侧迁移
【答案】D
【分析】由图可知，M电极为原电池的负极，微生物和水分子作用下甲醇在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，电极反应式为CH3OH—6e—+H2O=CO2↑+6H+，电极N为正极，还原菌作用下氧气、重铬酸根离子酸性条件下在正极得到电子发生还原反应生成水、氢氧化铬，电极反应式为O2+4e—+4H+＝2H2O、Cr2O+6e—+8H+＝2Cr(OH)3+H2O，原电池工作时负极区氢离子通过阳离子交换膜进入正极区。
【解析】A．由分析可知，M电极为原电池的负极，故A正确；
B．由分析可知，M电极为原电池的负极，微生物和水分子作用下甲醇在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，故B正确；
C．由分析可知，电极N为正极，还原菌作用下氧气、重铬酸根离子酸性条件下在正极得到电子发生还原反应生成水、氢氧化铬，电极反应式为O2+4e—+4H+＝2H2O、Cr2O+6e—+8H+＝2Cr(OH)3+H2O，原电池工作时放电消耗氢离子，溶液中氢离子浓度减小，所以N电极附近溶液的pH增大，故C正确；
D．由分析可知，电极N为正极，还原菌作用下氧气、重铬酸根离子酸性条件下在正极得到电子发生还原反应生成水、氢氧化铬，电极反应式为O2+4e—+4H+＝2H2O、Cr2O+6e—+8H+＝2Cr(OH)3+H2O，则若有0.1mol重铬酸根离子参加反应，从交换膜右侧向左侧迁移的氢离子的物质的量大于0.8mol，故D错误；
故选D。
21.某研究性学习小组欲探究原电池的工作原理，按如图所示装置进行实验。
序号 A B 烧杯中的液体
1 Mg Al 稀H2SO4
2 Pt Pt NaOH溶液
3 Pt Pt 熔融的Na2CO3
4 Pb PbO2 稀H2SO4
（1）第1组实验中的负极是 ，正极的电极反应式为 ，若将烧杯中的液体换为NaOH溶液，则负极为 ，该电极的电极反应式为 。
（2）第2组实验中，向A、B极附近分别通入H2和O2，则负极的电极反应式为 ，正极区溶液的pH值 (填变大、减小或不变)。
（3）第3组实验中，向A极附近通入CO，向B极附近通入CO2及O2的混合气体，则正极的电极反应式为 。
（4）第4组实验中，总反应方程式为Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O，负极反应式为Pb﹣2e-+=PbSO4，则正极的电极反应式为 ，该电池工作时，如果正极材料质量增加96g，理论上在外电路通过得电子数目为 。
【答案】
（1）Mg 2H++2e-=H2↑ Al Al+4OH--3e-=[Al(OH)4]—
（2）H2+2OH--2e-=2H2O 变大
（3）O2+4e-+2CO2=2
（4）PbO2+2e-+4H++=PbSO4+2H2O 3NA
【解析】
（1）由图可知，镁和铝在稀硫酸中构成原电池，活泼性强于铝的镁为原电池的负极、铝为正极，氢离子在正极得到电子发生还原反应生成氢气，电极反应式为2H++2e-=H2↑；若将烧杯中的液体换为氢氧化钠溶液，镁与氢氧化钠溶液不反应，铝与氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铝酸钠和氢气，则铝为原电池的负极，碱性条件下铝在负极失去电子发生还原反应生成四羟基合铝酸根离子，电极反应式为Al+4OH--3e-=[Al(OH)4]—，故答案为：Mg；2H++2e-=H2↑；Al；Al+4OH--3e-=[Al(OH)4]—；
（2）由题意可知，该装置为燃料电池，通入氢气的铂电极是负极，碱性条件下氢气在负极失去电子发生还原反应生成水，电极反应式为H2+2OH--2e-=2H2O，通入氧气的铂电极为正极，水分子作用下，氧气在正极得到电子发生还原反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2+4e﹣+2H2O=4OH﹣，放电生成氢氧根离子，则电极附近碱性增强，溶液pH变大，故答案为：H2+2OH--2e-=2H2O；变大；
（3）由题意可知，该装置为燃料电池，通入一氧化碳的铂电极是负极，碳酸根离子作用下一氧化碳在负极失去电子发生氧化反应生成二氧化碳，通入氧气和二氧化碳混合气体的电极是正极，二氧化碳作用下氧气在正极得到电子发生还原反应生成碳酸根离子，电极反应式为O2+4e-+2CO2=2，故答案为：O2+4e-+2CO2=2；
（4）由总反应可知，二氧化铅为原电池的正极，酸性条件和硫酸根离子作用下二氧化铅在正极得到电子发生还原反应生成硫酸铅和水，电极反应式为PbO2+2e-+4H++=PbSO4+2H2O；由电极反应式可知，外电路通过电子的物质的量为2mol时，正极材料质量增加64g，则正极材料质量增加96g时，外电路通过得电子数目为×2×NAmol—1=3NA，故答案为：PbO2+2e-+4H++=PbSO4+2H2O；3NA。
1

展开更多......

收起↑