第05講 原電池的工作原理

第第05講原電池的工作原理知識導(dǎo)航知識導(dǎo)航知識精講知識精講實驗探究——鋅銅原電池實驗裝置實驗裝置實驗操作實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論將鋅片和銅片插入盛有稀硫酸的燒杯中鋅片上有氣泡冒出，銅片上無現(xiàn)象裝置中有電流產(chǎn)生，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能用導(dǎo)線連接鋅片和銅片銅片上有氣泡冒出用導(dǎo)線在鋅片和銅片之間串聯(lián)一個電流表電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)一、原電池的基本概念1．概念：原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。2．本質(zhì)：氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩個不同的區(qū)域進行。3．電極：（1）負(fù)極：________電子，發(fā)生________反應(yīng)； （2）正極：________電子，發(fā)生________反應(yīng)。4．構(gòu)成原電池的條件：（1）自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)；（2）兩個活動性不同的電極；（3）電解質(zhì)溶液（或熔融電解質(zhì)）；（4）形成閉合回路。二、鋅銅原電池的工作原理工作原理（反應(yīng)方程式）負(fù)極（Zn）正極（Cu）總反應(yīng)離子方程式：。電子移動方向由極經(jīng)導(dǎo)線流向極（電流方向相反）。離子移動方向陽離子向極移動，陰離子向極移動。三、鹽橋的作用（1）形成閉合回路；（2）平衡電荷，使溶液呈電中性；（3）避免電極與電解質(zhì)溶液直接反應(yīng)，減少電流的衰減，提高原電池的工作效率。思考與交流（1）判斷下列原電池的負(fù)極材料是什么？（1）判斷下列原電池的負(fù)極材料是什么？a極b極電解質(zhì)溶液負(fù)極AlFe稀鹽酸AlMg稀H2SO4AlMg濃HNO3AlCu濃HNO3AlMgNaOH溶液FeCCuSO4（2）如何判斷原電池的負(fù)極？四、原電池的應(yīng)用1．比較金屬活動性兩種金屬分別作原電池的兩極時，一般作負(fù)極的金屬比正極的金屬活潑。舉個例子有兩種金屬a和b，用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中，觀察到a極溶解，b極上有氣泡產(chǎn)生。有兩種金屬a和b，用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中，觀察到a極溶解，b極上有氣泡產(chǎn)生。則：金屬_____是負(fù)極，金屬_____是負(fù)極；金屬活動性：________。2．加快氧化還原反應(yīng)的速率一個氧化還原反應(yīng)，構(gòu)成原電池時的反應(yīng)速率比直接接觸的反應(yīng)速率快。舉個例子鐵和鐵和稀H2SO4反應(yīng)時，若加入少量CuSO4溶液，F(xiàn)e與CuSO4反應(yīng)生成Cu，形成Fe|稀硫酸|Cu原電池，加快產(chǎn)生H2的速率。3．設(shè)計原電池理論上，任何一個自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，都可以設(shè)計成原電池。利用原電池原理設(shè)計和制造原電池，可以將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。舉個例子將反應(yīng)將反應(yīng)2Fe3+＋Cu=2Fe2+＋Cu2+設(shè)計成原電池。負(fù)極：________正極：________電解質(zhì)溶液：________對點訓(xùn)練對點訓(xùn)練題型一：原電池的工作原理 【例1】（2021·河北唐山市·高二期末）由U形管、質(zhì)量為的鐵棒、質(zhì)量為的碳棒和溶液組成的裝置如圖所示，下列說法正確的是A．閉合K，電子通過電解質(zhì)溶液移到碳棒上B．閉合K，鐵棒上有紫紅色固體析出C．閉合K，當(dāng)電路中有個電子通過時，理論上碳棒與鐵棒的質(zhì)量差為D．閉合K，鐵棒表面發(fā)生的電極反應(yīng)為【變1-1】（2021·大安市第一中學(xué)校高二開學(xué)考試）原電池構(gòu)成是有條件的，關(guān)于如圖所示裝置的敘述，錯誤的是A．Cu是負(fù)極，其質(zhì)量逐漸減小 B．H+向鐵電極移動C．Cu片上有紅棕色氣體產(chǎn)生 D．Fe電極上發(fā)生還原反應(yīng)【變1-2】（2021·全國）如圖所示是和形成的原電池，某實驗興趣小組做完實驗后，在讀書卡上的記錄如下。則卡片上的描述合理的是2021.6.18，實驗后的記錄：①為正極，為負(fù)極②極上有氣泡產(chǎn)生，發(fā)生還原反應(yīng)③向極移動④若有0.5電子流經(jīng)導(dǎo)線，則可產(chǎn)生0.25氣體⑤電子的流向是：⑥正極反應(yīng)式：，發(fā)生氧化反應(yīng)A．①②④ B．②④ C．②③④ D．③④⑤【例2】（2021·內(nèi)蒙古通遼實驗中學(xué)高二期末）銅鋅電池原理如圖所示，下列說法正確的是A．b電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e-=CuB．鹽橋中K＋移向a電極C．a(chǎn)電極發(fā)生還原反應(yīng)D．電子由Zn電極流出，經(jīng)鹽橋溶液流向b電極【變2】（2020·河北石家莊一中高二月考）控制適合的條件，將反應(yīng)2Fe3＋＋2I-2Fe2＋＋I(xiàn)2設(shè)計成如下圖所示的原電池。下列判斷錯誤的是A．反應(yīng)開始時，甲中的石墨電極為正極B．反應(yīng)開始時，乙中的石墨電極上I-發(fā)生氧化反應(yīng)C．電流計讀數(shù)為零時，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)D．電流計讀數(shù)為零后，在甲中溶入FeCl2固體，乙中的石墨電極為負(fù)極題型二：帶離子交換膜的原電池【例3】（2021·天臺縣育才中學(xué)高二月考）利用反應(yīng)構(gòu)成的電池，既能實現(xiàn)有效減少氮氧化物的排放，減輕環(huán)境污染，又能充分利用化學(xué)能，裝置如圖所示。下列說法不正確的是A．電流從右側(cè)電極經(jīng)過負(fù)載后流向左側(cè)電極B．電極A上發(fā)生氧化反應(yīng)，電極B為正極C．當(dāng)有(標(biāo)準(zhǔn)狀況)被處理時，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.4molD．A電極的電極反應(yīng)式為【變3-1】（2017·安徽高二競賽）高密度儲能電池鋅溴電池如圖所示，放電時總反應(yīng)為Zn+Br2=ZnBr2。下列說法錯誤的是A．放電時，電極M為正極B．放電時，負(fù)極的電極反應(yīng)式為Zn-2e-=Zn2+C．充電時，ZnBr2溶液的濃度增大D．充電時，每轉(zhuǎn)移2mole-，理論上有1molZn2+通過離子交換膜從左向右擴散【變3-2】（2019·湖南益陽市·）根據(jù)反應(yīng)2Ag+Cl2=2AgCl設(shè)計的一種原電池的裝置如圖。下列說法正確的是A．負(fù)極反應(yīng)為Cl2+2e－=2Cl－B．放電時，離子交換膜右側(cè)溶液中有白色沉淀生成C．理論上，可以用NaCl溶液代替鹽酸D．當(dāng)電路中有0.01mole-轉(zhuǎn)移時，交換膜左側(cè)溶液中約減少0.02mol離子題型三：原電池的應(yīng)用【例4】（2021·黑龍江大慶中學(xué)高二開學(xué)考試）有abcd四個金屬電極，有關(guān)的反應(yīng)裝置及部分反應(yīng)現(xiàn)象見表，由此可判斷這四種金屬的活動性順序是實驗裝置部分實驗現(xiàn)象a極質(zhì)量減小，b極質(zhì)量增加b極有氣體產(chǎn)生，c極無變化d極溶解，c極有氣體產(chǎn)生電流計指示，導(dǎo)線中電流從a極流向d極A．a(chǎn)>b>c>d B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a(chǎn)>b>d>c【變4】（2021·全國高一課時練習(xí)）有a、b、c、d四種金屬。將a與b用導(dǎo)線連接起來，浸入電解質(zhì)溶液中，a不斷腐蝕；將a、d分別投入同濃度的鹽酸中，d比a反應(yīng)劇烈；將銅浸入b的鹽溶液中，無明顯變化；如果把銅浸入c的鹽溶液里，有金屬c析出。根據(jù)以上現(xiàn)象判斷，它們的活動性由強到弱的順序是A．dcab B．dabc C．dbac D．badc【例5】（2021·河北張家口·高二期末）3.25g鋅與100mL1mol·L-1的稀硫酸反應(yīng)，為了加快反應(yīng)速率而不改變H2的產(chǎn)量，可采取的措施是A．滴加幾滴濃鹽酸 B．滴加幾滴濃硝酸C．滴加幾滴硫酸銅溶液 D．加入少量鋅?！纠?】（2020·渭南市尚德中學(xué)高一月考）如圖所示的裝置中鐵棒上析出銅，而鐵的質(zhì)量不變，符合要求的原電池是A．鐵棒做負(fù)極，銅棒做正極，電解質(zhì)溶液是CuSO4溶液B．鋅棒做負(fù)極，鐵棒做正極，電解質(zhì)溶液是CuSO4溶液C．鋅棒做負(fù)極，鐵棒做正極，電解質(zhì)溶液是FeCl3溶液D．鐵棒做負(fù)極，銅棒做正極，電解質(zhì)溶液是H2SO4溶液【變6】（2021·全國）設(shè)計原電池裝置證明Fe3＋的氧化性比Cu2＋強。（1）寫出能說明氧化性Fe3＋大于Cu2＋的離子方程式：___________。（2）若要將上述反應(yīng)設(shè)計成原電池，電極反應(yīng)式分別是：①負(fù)極：___________②正極：___________。（3）畫出裝置圖，指出電極材料和電解質(zhì)溶液：①不含鹽橋②含鹽橋題型四：原電池綜合考查【例7】（2021·定遠(yuǎn)縣民族中學(xué)高二月考）為了探究原電池的工作原理，某化學(xué)學(xué)習(xí)小組設(shè)計了一組實驗，其裝置如圖：（1）圖中各裝置中電極上發(fā)生還原反應(yīng)的粒子分別是(填離子或分子的化學(xué)式)：甲_______，乙_______，丙_______。（2）丙裝置中負(fù)極反應(yīng)式為_______，丁裝置中負(fù)極反應(yīng)式為_______。（3）電池的放電過程中，甲裝置中溶液質(zhì)量_______(填“增加”或“減少”)；丁裝置中溶液堿性_______(填“增強”或“減弱”)。（4）當(dāng)甲裝置導(dǎo)線中轉(zhuǎn)移0.3mol電子時，正極生成氣體_______L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)；假設(shè)開始時乙裝置中兩電極質(zhì)量相等，導(dǎo)線中轉(zhuǎn)移0.3mol電子時，兩電極質(zhì)量相差_______g。【例8】（2021·全國高二專題練習(xí)）某研究性學(xué)習(xí)小組根據(jù)反應(yīng)設(shè)計如圖原電池，其中甲、乙兩燒杯中各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度均為，溶液的體積均為200mL，鹽橋中裝有飽和溶液。

回答下列問題：（1）此原電池的負(fù)極是石墨_____(填“a”或“b”)，電池工作時，鹽橋中的移向_____(填“甲”或“乙”)燒杯。（2）正極反應(yīng)式為：_______。（3）若不考慮溶液的體積變化，濃度變?yōu)?，則反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子為_______mol?！纠?】（2021·河北·天津二中高一期中）根據(jù)化學(xué)能轉(zhuǎn)化電能的相關(guān)知識，回答下列問題：Ⅰ.理論上講，任何自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計成原電池。請利用反應(yīng)“Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+”設(shè)計一個化學(xué)電池(正極材料用碳棒)，回答下列問題：（1）該電池的負(fù)極材料是____，發(fā)生____(填“氧化”或“還原”)反應(yīng)，電解質(zhì)溶液是___。（2）若導(dǎo)線上轉(zhuǎn)移電子2mol，則生成銀____g。（3）原電池在工作時，下列反應(yīng)可以作為原電池工作時發(fā)生的反應(yīng)的是：____。A．Zn+2AgNO3=Zn(NO3)2+2AgB．H2SO4+Na2SO3=Na2SO4+SO2+H2OC．NaOH+HCl=NaCl+H2OD．2H2+O2=2H2OⅡ.有甲、乙兩位同學(xué)均想利用原電池反應(yīng)檢測金屬的活動性順序，兩人均用鎂片和鋁片作電極，但甲同學(xué)將電極放入6mol·L-1的H2SO4溶液中，乙同學(xué)將電極放入6mol·L-1的NaOH溶液中，如圖所示。（4）寫出甲中正極的電極反應(yīng)式：____。（5）乙中鋁為____極，寫出鋁電極的電極反應(yīng)式：____。（6）如果甲與乙同學(xué)均認(rèn)為“構(gòu)成原電池的電極材料都是金屬時，則構(gòu)成負(fù)極材料的金屬應(yīng)比構(gòu)成正極材料的金屬活潑”，由此他們會得出不同的實驗結(jié)論，依據(jù)該實驗實驗得出的下列結(jié)論中，正確的有____。A．利用原電池反應(yīng)判斷金屬活動性順序時應(yīng)注意選擇合適的介質(zhì)B．鎂的金屬性不一定比鋁的金屬性強C．該實驗說明金屬活動性順序表已過時，沒有實用價值了D．該實驗說明化學(xué)研究對象復(fù)雜、反應(yīng)受條件影響較大，因此具體問題應(yīng)具體分析提分特訓(xùn)提分特訓(xùn)【題1】（2018·山東）下圖為番茄電池裝置示意圖，下列說法正確的是A．銅片上發(fā)生氧化反應(yīng) B．鋅片質(zhì)量減小，發(fā)生還原反應(yīng)C．電子由鋅片通過導(dǎo)線流向銅片 D．該裝置可將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能【題2】（2021·天臺縣育才中學(xué)高二月考）下列關(guān)于下圖裝置(該鹽橋為含KNO3的瓊脂)的說法正確的是A．銀電極是負(fù)極B．銅電極上發(fā)生的反應(yīng)為Cu-2e-=Cu2+C．外電路中的電子是從銀電極流向銅電極D．鹽橋中K+移向CuSO4溶液【題3】（2021·河南洛陽·高二期末）用陰離子交換膜控制電解液中OH-的濃度制備納米Cu2O，反應(yīng)為2Cu+H2OCu2O+H2裝置如圖，下列說法中正確的是A．電解時Cl-通過交換膜向Ti極移動B．陽極的電極反應(yīng)式：2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2OC．陰極OH-放電，有O2生成D．Ti電極上生成的氣體和Cu電極上生成的固體的物質(zhì)的量之比為2：1【題4】（2021·浮梁縣第一中學(xué)高二月考）利用反應(yīng)NO2+NH3→N2+H2O(未配平)消除NO2的簡易裝置如圖所示。下列說法正確的是A．a(chǎn)電極反應(yīng)式是2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2OB．消耗4.48LNH3時，被消除的NO2的物質(zhì)的量為0.15molC．若離子交換膜是陽離子交換摸，裝置右室中溶液的堿性減弱D．整個裝置中NaOH的物質(zhì)的量不斷減少【題5】欲提高Cu粉與1.2mol/L的HNO3溶液的反應(yīng)速度，可加入下列什么試劑（）A．蒸餾水 B．碳酸鈉固體 C．食鹽水 D．AgNO3溶液（少量）【題6】（2021·全國）寫出Fe和-Cu-、濃硝酸構(gòu)成的原電池的電極反應(yīng)式及電池反應(yīng)式。負(fù)極反應(yīng)式：___________；正極反應(yīng)式：___________。電池反應(yīng)式：___________。【題7】（2021·浙江省余姚市第七中學(xué)）分別按圖甲乙所示裝置進行實驗，兩個燒杯里的溶液為同濃度的稀硫酸，甲中A為電流表。（1）下列敘述正確的是___________A．兩燒杯中銅片表面均無氣泡產(chǎn)生B．甲中銅片作正極，乙中銅片作負(fù)極C．兩燒杯溶液中濃度均減小D．甲產(chǎn)生氣泡的速率比乙慢（2）在甲裝置中，若把稀硫酸換成CuSO4溶液，一段時間后測得某一電極增重12.8g，則該電池反應(yīng)共轉(zhuǎn)移電子數(shù)目___________（3）甲裝置中的能量轉(zhuǎn)化形式為___________能轉(zhuǎn)化為___________能，乙裝置中的能量轉(zhuǎn)化形式為___________能轉(zhuǎn)化為___________能（4）如果將反應(yīng)2FeCl3+Fe=3FeCl2設(shè)計成原電池，則正極電極反應(yīng)為___________，正極材料是___________，負(fù)極材料是___________，電解質(zhì)溶液是___________。【題8】（2021·大安市第一中學(xué)校高二開學(xué)考試）反應(yīng)Fe+H2SO4=FeSO4+H2，請回答下列問題。（1）若要使該反應(yīng)的反應(yīng)速率加快，下列措施可行的是___(填字母)。A．將鐵粉改為鐵片 B．加入少量醋酸鈉固體C．滴加少量CuSO4 D．將稀硫酸改為98%的濃硫酸（2）若將上述反應(yīng)設(shè)計成原電池，石墨棒為原電池某一極材料，則石墨棒為___極(填“正”或“負(fù)”)。石墨棒上產(chǎn)生的現(xiàn)象為___，該極上發(fā)生的電極反應(yīng)為___，原電池工作時溶液中的SO移向___極(填正或負(fù))，若反應(yīng)產(chǎn)生3.36L氣體(已換算成標(biāo)況下)，則理論上消耗鐵的質(zhì)量是__。（3）實驗后同學(xué)們經(jīng)過充分討論，認(rèn)為符合某些要求的化學(xué)反應(yīng)都可以設(shè)計成原電池。下列化學(xué)反應(yīng)在理論上可以設(shè)計成原電池的是___。A．AgNO3+HCl=AgCl+HNO3B．NaOH+HCl=NaCl+H2OC．C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)D．Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O在所選反應(yīng)中選擇其中某個反應(yīng)設(shè)計成原電池，該電池負(fù)極反應(yīng)為：___?！绢}9】（2021·襄城縣教育體育局教學(xué)研究室高二月考）實驗室用與稀硫酸反應(yīng)來制取時，常加入少量溶液來加快反應(yīng)速率。為了研究的量對生成速率的影響，某同學(xué)設(shè)計了下表實驗方案，將表中所給的試劑按一定體積混合后，將大小相同的片(過量)分別放入三個反應(yīng)容器(甲、乙、丙)中，收集產(chǎn)生的氣體，并記錄收集等體積氣體所需的時間。實驗試劑甲乙丙的硫酸/mL202020的溶液/02.510V1V20收集氣體所需時間/st1t2t3(已知：Zn和生成的Cu形成了原電池后可使反應(yīng)速率加快)回答下列問題：（1）Zn和生成的Cu形成的原電池中，Cu為電池的_______(填“正極”或“負(fù)極”)，寫出Zn極的電極反應(yīng)式：_______。（2）表中V1_______(填“＞”、“＜”或“=”)20mL，V1=_______mL。（3）丙組實驗中，反應(yīng)結(jié)束后，溶液中c()____(不考慮混合溶液體積的變化)。（4）t1_______(填“＞”、“＜”或“=”)t3，原因是_______。提分作業(yè)提分作業(yè)【練1】（2021·廣東）化學(xué)電源應(yīng)用廣泛。某原電池裝置如圖所示，下列說法正確的是A．鋅電極發(fā)生氧化反應(yīng)B．鋅片和銅片都有O2產(chǎn)生C．電子由銅電極經(jīng)導(dǎo)線流向鋅電極D．原電池工作一段時間后溶液的c(H+)不變【練2】（2021·安徽省泗縣第一中學(xué)高二開學(xué)考試）關(guān)于如圖所示的原電池，下列說法正確的是A．鹽橋中的陽離子向硫酸銅溶液中遷移B．可以用銅導(dǎo)線替代圖中的鹽橋C．銅電極發(fā)生氧化反應(yīng)，其電極反應(yīng)是D．取出鹽橋后，電流表仍會偏轉(zhuǎn)，鋅電極在反應(yīng)后質(zhì)量減少【練3】（2021·哈密市第八中學(xué)高二期末）在下圖所示的檸檬水果電池中，外電路上的電子從電極Y流向電極X。若X為鉛電極，則Y可能是A．鋅 B．銀 C．石墨 D．銅【練4】鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，下列有關(guān)敘述正確的是（）A．銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B．電池工作一段時間后，甲池的c(SO42C．電池工作一段時間后，乙池溶液的總質(zhì)量增加D．陰離子、陽離子分別通過交換膜向負(fù)極和正極移動，保持溶液中電荷平衡【練5】X、Y、Z、W四種金屬片浸在稀鹽酸中，用導(dǎo)線連接，可以組成原電池，實驗結(jié)果如圖所示：則四種金屬的活動性由強到弱的順序為（）A．Z＞Y＞X＞W(wǎng) B．Z＞X＞Y＞W(wǎng)C．Z＞Y＞W(wǎng)＞X D．Y＞Z＞X＞W(wǎng)【練6】（2021·牡丹江市第十五中學(xué)高一期中）如圖所示：（1）銅與鋅直接浸在同一電解質(zhì)溶液中，形成了___________池，銅是___________極；鋅是___________極；正極發(fā)生___________反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生___________反應(yīng)。（2）寫出電極反應(yīng)式：正極：___________負(fù)極：___________。（3）溶液中的H+向___________極移動，溶液中的SO向___________極移動。（4）總反應(yīng)的離子方程式___________。【練7】（2021·福建三明一中）回答下列問題（1）請你將反應(yīng)設(shè)計成原電池，并回答下列問題：①該電池的正極材料可以是___________，也可選用___________等代替。②畫出你所設(shè)計的雙液原電池的裝置圖，并標(biāo)注出電極材料和電解質(zhì)溶液。___________③寫出電極反應(yīng)式：負(fù)極___________，正極___________。④該電池負(fù)極材料質(zhì)量減重3.2g，則電路中通過的電子的數(shù)目為___________。第05講第05講原電池的工作原理知識導(dǎo)航知識導(dǎo)航知識精講知識精講實驗探究——鋅銅原電池實驗裝置實驗裝置實驗操作實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論將鋅片和銅片插入盛有稀硫酸的燒杯中鋅片上有氣泡冒出，銅片上無現(xiàn)象裝置中有電流產(chǎn)生，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能用導(dǎo)線連接鋅片和銅片銅片上有氣泡冒出用導(dǎo)線在鋅片和銅片之間串聯(lián)一個電流表電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)一、原電池的基本概念1．概念：原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。2．本質(zhì)：氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩個不同的區(qū)域進行。3．電極：（1）負(fù)極：________電子，發(fā)生________反應(yīng)； （2）正極：________電子，發(fā)生________反應(yīng)。4．構(gòu)成原電池的條件：（1）自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)；（2）兩個活動性不同的電極；（3）電解質(zhì)溶液（或熔融電解質(zhì)）；（4）形成閉合回路?！敬鸢浮渴パ趸玫竭€原二、鋅銅原電池的工作原理工作原理（反應(yīng)方程式）負(fù)極（Zn）正極（Cu）總反應(yīng)離子方程式：。電子移動方向由極經(jīng)導(dǎo)線流向極（電流方向相反）。離子移動方向陽離子向極移動，陰離子向極移動?！敬鸢浮縕n-2e-Zn2+2H++2e-H2↑Zn+2H+Zn2++H2↑負(fù)正正負(fù)三、鹽橋的作用（1）形成閉合回路；（2）平衡電荷，使溶液呈電中性；（3）避免電極與電解質(zhì)溶液直接反應(yīng)，減少電流的衰減，提高原電池的工作效率。思考與交流（1）判斷下列原電池的負(fù)極材料是什么？（1）判斷下列原電池的負(fù)極材料是什么？a極b極電解質(zhì)溶液負(fù)極AlFe稀鹽酸AlMg稀H2SO4AlMg濃HNO3AlCu濃HNO3AlMgNaOH溶液FeCCuSO4（2）如何判斷原電池的負(fù)極？【答案】（1）AlMgMgCuAlFe（2）①一般較活潑的金屬作負(fù)極。②失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)的是負(fù)極。③電子流出（電流流入）的是負(fù)極。④陰離子移向的一極是負(fù)極。⑤電極溶解（質(zhì)量減少）的為負(fù)極。四、原電池的應(yīng)用1．比較金屬活動性兩種金屬分別作原電池的兩極時，一般作負(fù)極的金屬比正極的金屬活潑。舉個例子有兩種金屬a和b，用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中，觀察到a極溶解，b極上有氣泡產(chǎn)生。有兩種金屬a和b，用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中，觀察到a極溶解，b極上有氣泡產(chǎn)生。則：金屬_____是負(fù)極，金屬_____是負(fù)極；金屬活動性：________?！敬鸢浮縜ba＞b2．加快氧化還原反應(yīng)的速率一個氧化還原反應(yīng)，構(gòu)成原電池時的反應(yīng)速率比直接接觸的反應(yīng)速率快。舉個例子鐵和鐵和稀H2SO4反應(yīng)時，若加入少量CuSO4溶液，F(xiàn)e與CuSO4反應(yīng)生成Cu，形成Fe|稀硫酸|Cu原電池，加快產(chǎn)生H2的速率。3．設(shè)計原電池理論上，任何一個自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，都可以設(shè)計成原電池。利用原電池原理設(shè)計和制造原電池，可以將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。舉個例子將反應(yīng)將反應(yīng)2Fe3+＋Cu=2Fe2+＋Cu2+設(shè)計成原電池。負(fù)極：________正極：________電解質(zhì)溶液：________【答案】CuCFeCl3溶液對點訓(xùn)練對點訓(xùn)練題型一：原電池的工作原理 【例1】（2021·河北唐山市·高二期末）由U形管、質(zhì)量為的鐵棒、質(zhì)量為的碳棒和溶液組成的裝置如圖所示，下列說法正確的是A．閉合K，電子通過電解質(zhì)溶液移到碳棒上B．閉合K，鐵棒上有紫紅色固體析出C．閉合K，當(dāng)電路中有個電子通過時，理論上碳棒與鐵棒的質(zhì)量差為D．閉合K，鐵棒表面發(fā)生的電極反應(yīng)為【答案】C【分析】該裝置為原電池，鐵棒做原電池的負(fù)極，鐵失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成亞鐵離子，電極反應(yīng)式為Fe—2e-=Fe2+，碳棒為正極，溶液中銅離子在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成銅，電極反應(yīng)式為Cu2++2e-=Cu?！驹斀狻緼．閉合K，電子由鐵棒通過導(dǎo)線移到碳棒上，故A錯誤；B．由分析可知，閉合K，碳棒為正極，溶液中銅離子在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成銅，碳棒上有紫紅色固體析出，故B錯誤；C．閉合K，當(dāng)電路中有0.3NA個電子通過時，負(fù)極上減少的質(zhì)量為，正極上增加的質(zhì)量為，則理論上碳棒與鐵棒的質(zhì)量差為(8.4g+9.6g)=18g，故C正確；D．由分析可知，閉合K，鐵棒做原電池的負(fù)極，鐵失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成亞鐵離子，電極反應(yīng)式為Fe—2e-=Fe2+，故D錯誤；故選C?！咀?-1】（2021·大安市第一中學(xué)校高二開學(xué)考試）原電池構(gòu)成是有條件的，關(guān)于如圖所示裝置的敘述，錯誤的是A．Cu是負(fù)極，其質(zhì)量逐漸減小 B．H+向鐵電極移動C．Cu片上有紅棕色氣體產(chǎn)生 D．Fe電極上發(fā)生還原反應(yīng)【答案】C【分析】由于鐵在常溫下遇到濃硝酸發(fā)生鈍化，故鐵和銅插入到濃硝酸中，反應(yīng)為：Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O，故銅做負(fù)極，電極反應(yīng)為：Cu-2e-=Cu2+，鐵作正極，電極反應(yīng)為：2+4H++2e-=2NO2↑+2H2O，據(jù)此分析解題?！驹斀狻緼．由分析可知，Cu是負(fù)極，其質(zhì)量逐漸減小，A正確；B．原電池中陽離子移向正極，結(jié)合分析可知鐵作正極，故H+向鐵電極移動，B正確；C．由分析可知，在Fe片上得到電子，生成紅棕色NO2氣體，C錯誤；D．由分析可知，F(xiàn)e電極為負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)，D正確；故答案為：C?！咀?-2】（2021·全國）如圖所示是和形成的原電池，某實驗興趣小組做完實驗后，在讀書卡上的記錄如下。則卡片上的描述合理的是2021.6.18，實驗后的記錄：①為正極，為負(fù)極②極上有氣泡產(chǎn)生，發(fā)生還原反應(yīng)③向極移動④若有0.5電子流經(jīng)導(dǎo)線，則可產(chǎn)生0.25氣體⑤電子的流向是：⑥正極反應(yīng)式：，發(fā)生氧化反應(yīng)A．①②④ B．②④ C．②③④ D．③④⑤【答案】A【分析】Zn和Cu形成的原電池中，Zn比Cu活潑，Zn作負(fù)極，發(fā)生

Zn-2e-=Zn2+；

Cu電極為正極，發(fā)生2H++2e-=H2↑，總電池反應(yīng)Zn+2H+=Zn2++H2↑，電子由負(fù)極流向正極，陰離子向負(fù)極移動?！驹斀狻竣俑鶕?jù)分析可知，Zn為負(fù)極，Cu為正極，故①正確；②根據(jù)分析，Cu電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為：2H++2e-=H2↑，所以Cu極上有氣泡產(chǎn)生，發(fā)生還原反應(yīng)，故②正確；③原電池中，陰離子向負(fù)極移動，Zn為負(fù)極，則向Zn極移動，故③錯誤；④由2H++2e-=H2↑可知，有0.5mol電子流向?qū)Ь€，產(chǎn)生氫氣0.25mol，故④正確；⑤原電池外電路，電子由負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極，電流與電子運動方向相反，電流由正極流向負(fù)極，Zn為負(fù)極，Cu為正極，則電流的流向是：Cu→Zn，故⑤錯誤；⑥根據(jù)分析，負(fù)極反應(yīng)式:Zn-2e-=Zn2+，發(fā)生氧化反應(yīng)，正極反應(yīng)式：2H++2e-=H2↑，發(fā)生還原反應(yīng)，故⑥錯誤；綜上所述①②④正確，故選A。【例2】（2021·內(nèi)蒙古通遼實驗中學(xué)高二期末）銅鋅電池原理如圖所示，下列說法正確的是A．b電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e-=CuB．鹽橋中K＋移向a電極C．a(chǎn)電極發(fā)生還原反應(yīng)D．電子由Zn電極流出，經(jīng)鹽橋溶液流向b電極【答案】A【詳解】A．b電極上銅離子得到電子被還原，電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e-=Cu，A正確；B．a(chǎn)電極為負(fù)極，鹽橋中K＋移向正極即b電極，B錯誤；C．a(chǎn)電極為Zn，失去電子轉(zhuǎn)變?yōu)閆n2＋，鋅化合價升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，C錯誤；D．電子由Zn電極流出，沿著導(dǎo)線流向b電極，D錯誤；答案選A?！咀?】（2020·河北石家莊一中高二月考）控制適合的條件，將反應(yīng)2Fe3＋＋2I-2Fe2＋＋I(xiàn)2設(shè)計成如下圖所示的原電池。下列判斷錯誤的是A．反應(yīng)開始時，甲中的石墨電極為正極B．反應(yīng)開始時，乙中的石墨電極上I-發(fā)生氧化反應(yīng)C．電流計讀數(shù)為零時，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)D．電流計讀數(shù)為零后，在甲中溶入FeCl2固體，乙中的石墨電極為負(fù)極【答案】D【分析】根據(jù)2Fe3＋＋2I-2Fe2＋＋I(xiàn)2可知，甲中為FeCl3溶液，石墨上Fe3+得電子發(fā)生還原反應(yīng)為正極，即2Fe3++2e-=2Fe2+，乙中是KI溶液，石墨上I-失電子發(fā)生氧化反應(yīng)為負(fù)極，即2I--2e-=I2，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時沒有電流產(chǎn)生，據(jù)此分析解答?！驹斀狻緼．由上述分析可知，反應(yīng)開始時，甲中的石墨上Fe3+得電子發(fā)生還原反應(yīng)為正極，即2Fe3++2e-=2Fe2+，故A正確；B．由上述分析可知，反應(yīng)開始時，乙中的石墨上I-失電子發(fā)生氧化反應(yīng)為負(fù)極，即2I--2e-=I2，故B正確；C．電流計讀數(shù)為零時，沒有電流產(chǎn)生，則反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，但反應(yīng)還在進行，沒有停止，故C正確；D．電流計讀數(shù)為零后，在甲中溶入FeCl2固體，平衡逆向移動，則乙中石墨電極上碘得電子發(fā)生還原反應(yīng)，即I2+2e-=2I-，為正極，故D錯誤；答案為D。題型二：帶離子交換膜的原電池【例3】（2021·天臺縣育才中學(xué)高二月考）利用反應(yīng)構(gòu)成的電池，既能實現(xiàn)有效減少氮氧化物的排放，減輕環(huán)境污染，又能充分利用化學(xué)能，裝置如圖所示。下列說法不正確的是A．電流從右側(cè)電極經(jīng)過負(fù)載后流向左側(cè)電極B．電極A上發(fā)生氧化反應(yīng)，電極B為正極C．當(dāng)有(標(biāo)準(zhǔn)狀況)被處理時，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.4molD．A電極的電極反應(yīng)式為【答案】D【分析】由原電池反應(yīng)6NO2+8NH3═7N2+12H2O可知，反應(yīng)中NO2為氧化劑，NH3為還原劑，則通入NH3的A電極為負(fù)極，通入NO2的B電極為正極，負(fù)極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，負(fù)極反應(yīng)為2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，正極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2NO2+8e-+4H2O=N2+8OH-，放電時，電子由負(fù)極A電極經(jīng)過負(fù)載流向正極，據(jù)此分析解題。【詳解】A．該原電池中，通入NH3的A電極為負(fù)極，通入NO2的B電極為正極，則電流從右側(cè)B電極經(jīng)過負(fù)載后流向左側(cè)A電極，A正確；

B．該原電池中，A電極為負(fù)極，2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，發(fā)生氧化反應(yīng)，B電極為正極，正極上NO2得電子生成N2，發(fā)生還原反應(yīng)，B正確；

C．通入NO2的B電極為正極，電極反應(yīng)式為2NO2+8e-+4H2O=N2+8OH-，消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為2.24L，即消耗=0.1molNO2，所以轉(zhuǎn)移0.4mol電子時，C正確；

D．通入NH3的A電極上，NH3發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)生成N2，堿性條件下的電極反應(yīng)式為2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，D錯誤；故答案為：D?！咀?-1】（2017·安徽高二競賽）高密度儲能電池鋅溴電池如圖所示，放電時總反應(yīng)為Zn+Br2=ZnBr2。下列說法錯誤的是A．放電時，電極M為正極B．放電時，負(fù)極的電極反應(yīng)式為Zn-2e-=Zn2+C．充電時，ZnBr2溶液的濃度增大D．充電時，每轉(zhuǎn)移2mole-，理論上有1molZn2+通過離子交換膜從左向右擴散【答案】C【變3-2】（2019·湖南益陽市·）根據(jù)反應(yīng)2Ag+Cl2=2AgCl設(shè)計的一種原電池的裝置如圖。下列說法正確的是A．負(fù)極反應(yīng)為Cl2+2e－=2Cl－B．放電時，離子交換膜右側(cè)溶液中有白色沉淀生成C．理論上，可以用NaCl溶液代替鹽酸D．當(dāng)電路中有0.01mole-轉(zhuǎn)移時，交換膜左側(cè)溶液中約減少0.02mol離子【答案】C【詳解】A．負(fù)極上發(fā)生Ag-e-+Cl-=AgCl，故A錯誤；B．放電時，交換膜右側(cè)的氯離子向左側(cè)移動，在負(fù)極上有銀離子生成，銀離子在左側(cè)和氯離子反應(yīng)生成AgCl沉淀，故B錯誤；C．根據(jù)電池總反應(yīng)為2Ag+Cl2═2AgCl可知，用NaCl溶液代替鹽酸，電池的總反應(yīng)不變，故C正確；D．放電時，當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01mole?時，交換膜右側(cè)會有0.01mol氯離子通過陰離子交換膜向左側(cè)移動，同時會有0.01molAg失去0.01mol電子生成銀離子，銀離子會與氯離子反應(yīng)生成氯化銀沉淀，所以交換膜左側(cè)溶液中離子物質(zhì)的量不變，故D錯誤；故答案為：C。題型三：原電池的應(yīng)用【例4】（2021·黑龍江大慶中學(xué)高二開學(xué)考試）有abcd四個金屬電極，有關(guān)的反應(yīng)裝置及部分反應(yīng)現(xiàn)象見表，由此可判斷這四種金屬的活動性順序是實驗裝置部分實驗現(xiàn)象a極質(zhì)量減小，b極質(zhì)量增加b極有氣體產(chǎn)生，c極無變化d極溶解，c極有氣體產(chǎn)生電流計指示，導(dǎo)線中電流從a極流向d極A．a(chǎn)>b>c>d B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a(chǎn)>b>d>c【答案】C【分析】一般來說，較活潑金屬作負(fù)極，較不活潑金屬作正極?！驹斀狻縜極質(zhì)量減小，b極質(zhì)量增加，則表明a極金屬失電子作負(fù)極，溶液中的Cu2+在b極得電子生成Cu附著在b極，金屬活動性a>b；b極有氣體產(chǎn)生，c極無變化，則表明b極金屬能與H+發(fā)生置換反應(yīng)，而b極不能，金屬活動性b>c；d極溶解，c極有氣體產(chǎn)生，則d極為負(fù)極，c極為正極，金屬活動性d>c；電流計指示，導(dǎo)線中電流從a極流向d極，則a極為正極，d極為負(fù)極，金屬活動性d>a；綜合以上分析，金屬活動性d>a>b>c，C滿足題意；故選C。【變4】（2021·全國高一課時練習(xí)）有a、b、c、d四種金屬。將a與b用導(dǎo)線連接起來，浸入電解質(zhì)溶液中，a不斷腐蝕；將a、d分別投入同濃度的鹽酸中，d比a反應(yīng)劇烈；將銅浸入b的鹽溶液中，無明顯變化；如果把銅浸入c的鹽溶液里，有金屬c析出。根據(jù)以上現(xiàn)象判斷，它們的活動性由強到弱的順序是A．dcab B．dabc C．dbac D．badc【答案】B【詳解】將a與b用導(dǎo)線連接起來，浸入電解質(zhì)溶液中，a不斷腐蝕，說明b是正極，因此活潑性是a＞b；將a、d分別投入等濃度鹽酸中，d比a反應(yīng)劇烈，說明金屬活動性d＞a；活潑的金屬可以將不活潑的金屬從其鹽溶液中置換出來，所以活潑性是b＞c，綜合以上可知活動性由強到弱順序是：d>a>b>c，答案選B?！纠?】（2021·河北張家口·高二期末）3.25g鋅與100mL1mol·L-1的稀硫酸反應(yīng)，為了加快反應(yīng)速率而不改變H2的產(chǎn)量，可采取的措施是A．滴加幾滴濃鹽酸 B．滴加幾滴濃硝酸C．滴加幾滴硫酸銅溶液 D．加入少量鋅?！敬鸢浮緼【詳解】A．3.25gZn的物質(zhì)的量n(Zn)=，100mL1mol·L-1的稀硫酸中溶質(zhì)的物質(zhì)的量n(H2SO4)=1mol/L×0.1L=0.1mol，根據(jù)方程式Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑可知：二者反應(yīng)的物質(zhì)的量的比是1：1，故硫酸過量，反應(yīng)放出H2要以不足量的Zn為標(biāo)準(zhǔn)計算。滴加幾滴濃鹽酸，增加了溶液中c(H+)，反應(yīng)速率加快，A符合題意；B．硝酸具有強氧化性，與Zn反應(yīng)不能產(chǎn)生氫氣，B不符合題意；C．Zn與CuSO4發(fā)生置換反應(yīng)產(chǎn)生Cu和ZnSO4，Zn、Cu及硫酸構(gòu)成原電池，使反應(yīng)速率加快；但由于Zn消耗，導(dǎo)致反應(yīng)產(chǎn)生H2的量減少，C不符合題意；D．加入少量的Zn，由于Zn是固體，濃度不變，因此反應(yīng)速率不變，但由于不足量的Zn的量增加，以Zn為標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)產(chǎn)生的H2的量增多，D不符合題意；故合理選項是A?！纠?】（2020·渭南市尚德中學(xué)高一月考）如圖所示的裝置中鐵棒上析出銅，而鐵的質(zhì)量不變，符合要求的原電池是A．鐵棒做負(fù)極，銅棒做正極，電解質(zhì)溶液是CuSO4溶液B．鋅棒做負(fù)極，鐵棒做正極，電解質(zhì)溶液是CuSO4溶液C．鋅棒做負(fù)極，鐵棒做正極，電解質(zhì)溶液是FeCl3溶液D．鐵棒做負(fù)極，銅棒做正極，電解質(zhì)溶液是H2SO4溶液【答案】B【分析】根據(jù)原電池原理，鐵棒上析出銅，而鐵的質(zhì)量不變，說明鐵電極發(fā)生還原反應(yīng)，為正極，負(fù)極為金屬活動性強于鐵的金屬材料?！驹斀狻緼.根據(jù)原電池原理，鐵棒做正極，A錯誤；B.鋅棒金屬活動性比鐵強，做負(fù)極，發(fā)生鋅置換銅的反應(yīng)，電解質(zhì)溶液是CuSO4溶液，B正確；C.鋅棒做負(fù)極，鐵棒做正極，電解質(zhì)溶液應(yīng)含有銅離子，C錯誤；D.根據(jù)原電池原理，鐵棒做正極，發(fā)生還原反應(yīng)，D錯誤。答案為B?！咀?】（2021·全國）設(shè)計原電池裝置證明Fe3＋的氧化性比Cu2＋強。（1）寫出能說明氧化性Fe3＋大于Cu2＋的離子方程式：___________。（2）若要將上述反應(yīng)設(shè)計成原電池，電極反應(yīng)式分別是：①負(fù)極：___________②正極：___________。（3）畫出裝置圖，指出電極材料和電解質(zhì)溶液：①不含鹽橋②含鹽橋【答案】（1）2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋（2）Cu-2e-=Cu2＋2Fe3＋＋2e-=2Fe2＋（3）【分析】（1）Fe3+具有強氧化性，會將Cu單質(zhì)氧化變?yōu)镃u2+，其本身被還原產(chǎn)生Fe2+，反應(yīng)的離子方程式為：2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋。（2）原電池的負(fù)極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，因此要將上述反應(yīng)設(shè)計為原電池，負(fù)極反應(yīng)式為：Cu-2e-=Cu2＋；正極反應(yīng)式為：2Fe3＋＋2e-=2Fe2＋。（3）①若將上述反應(yīng)設(shè)計為原電池，Cu為負(fù)極，活動性比Cu弱的電極如石墨為正極，含有Fe3+的溶液如FeCl3為電解質(zhì)溶液，若不含有鹽橋，則裝置圖為：；②若將上述反應(yīng)設(shè)計為原電池，Cu為負(fù)極，活動性比Cu弱的電極如石墨為正極。若含有鹽橋，則Cu電極插入含有Cu2+的電解質(zhì)溶液如CuCl2溶液中；正極石墨插入含有Fe3+的溶液如FeCl3溶液中，則裝置圖為。題型四：原電池綜合考查【例7】（2021·定遠(yuǎn)縣民族中學(xué)高二月考）為了探究原電池的工作原理，某化學(xué)學(xué)習(xí)小組設(shè)計了一組實驗，其裝置如圖：（1）圖中各裝置中電極上發(fā)生還原反應(yīng)的粒子分別是(填離子或分子的化學(xué)式)：甲_______，乙_______，丙_______。（2）丙裝置中負(fù)極反應(yīng)式為_______，丁裝置中負(fù)極反應(yīng)式為_______。（3）電池的放電過程中，甲裝置中溶液質(zhì)量_______(填“增加”或“減少”)；丁裝置中溶液堿性_______(填“增強”或“減弱”)。（4）當(dāng)甲裝置導(dǎo)線中轉(zhuǎn)移0.3mol電子時，正極生成氣體_______L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)；假設(shè)開始時乙裝置中兩電極質(zhì)量相等，導(dǎo)線中轉(zhuǎn)移0.3mol電子時，兩電極質(zhì)量相差_______g。【答案】（1）H+Cu2+H2O（2）Al-3e-+4OH-=+2H2OCH4+10OH--8e-=+7H2O（3）增加減弱（4）3.3618【分析】（1）原電池中正極上發(fā)生還原反應(yīng)。甲裝置中總反應(yīng)為鎂和稀硫酸反應(yīng)生成硫酸鎂和氫氣，Mg為負(fù)極，Al為正極，正極上氫離子得電子生成氫氣；乙裝置總反應(yīng)為鐵與硫酸銅反應(yīng)生成銅和硫酸亞鐵，F(xiàn)e為負(fù)極，Pt為正極，正極上銅離子得電子生成銅單質(zhì)；丙裝置總反應(yīng)為鋁和氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和氫氣，Al為負(fù)極，Mg為正極，正極上水得電子生成氫氣，故答案為：H+；Cu2+；H2O；（2）丙裝置中Al為負(fù)極，Mg為正極，負(fù)極上Al失去電子生成AlO，負(fù)極反應(yīng)式為Al-3e-+4OH-=+2H2O；丁裝置中石墨電極為正極、鉑電極為負(fù)極，堿性條件下，甲烷在負(fù)極失去電子生成碳酸鉀，電極反應(yīng)式為CH4+10OH--8e-=+7H2O，故答案為：Al-3e-+4OH-=+2H2O；CH4+10OH--8e-=+7H2O；（3）甲裝置中反應(yīng)為鎂和稀硫酸生成硫酸鎂和氫氣，方程式為Mg+H2SO4=H2↑+MgSO4，則有溶解24gMg生成2gH2，溶液質(zhì)量增大；丁裝置中甲烷與氧氣反應(yīng)生成碳酸鉀和水，溶液堿性減弱，故答案為：增加；減弱；（4）甲裝置中Mg為負(fù)極，Al為正極，正極上氫離子放電生成氫氣，電極反應(yīng)為2H++2e-=H2↑，則n(H2)=n(e-)=0.15mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下H2的體積為0.15mol×22.4L/mol=3.36L，乙裝置中Fe為負(fù)極，發(fā)生反應(yīng)為Fe-2e-=Fe2-，Pt為正極，發(fā)生反應(yīng)為Cu2++2e-=Cu，則轉(zhuǎn)移2mol電子時兩極質(zhì)量差為64g+56g=120g，所以導(dǎo)線中轉(zhuǎn)移0.3mo電子時，兩電極質(zhì)量相差為×0.3mol=18g，故答案為：3.36；18?！纠?】（2021·全國高二專題練習(xí)）某研究性學(xué)習(xí)小組根據(jù)反應(yīng)設(shè)計如圖原電池，其中甲、乙兩燒杯中各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度均為，溶液的體積均為200mL，鹽橋中裝有飽和溶液。

回答下列問題：（1）此原電池的負(fù)極是石墨_____(填“a”或“b”)，電池工作時，鹽橋中的移向_____(填“甲”或“乙”)燒杯。（2）正極反應(yīng)式為：_______。（3）若不考慮溶液的體積變化，濃度變?yōu)?，則反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子為_______mol。【答案】（1）b乙（2）（3）0.5【分析】（1）由總反應(yīng)方程式可知，石墨b是原電池的負(fù)極，硫酸亞鐵在負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成硫酸鐵，電池工作時，陰離子硫酸根離子向負(fù)極移動，即向乙燒杯移動，故答案為：b；（2）由總反應(yīng)方程式可知，石墨a是正極，酸性條件下，高錳酸根離子在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成錳離子，電極反應(yīng)式為，故答案為：；（3）由電極反應(yīng)式可知，生成1mol錳離子，反應(yīng)轉(zhuǎn)移5mol電子，則溶液的體積未變，溶液中的濃度由變?yōu)闀r，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為(1.5mol/L—1mol/L)×0.2L×5=0.5mol，故答案為：0.5?！纠?】（2021·河北·天津二中高一期中）根據(jù)化學(xué)能轉(zhuǎn)化電能的相關(guān)知識，回答下列問題：Ⅰ.理論上講，任何自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計成原電池。請利用反應(yīng)“Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+”設(shè)計一個化學(xué)電池(正極材料用碳棒)，回答下列問題：（1）該電池的負(fù)極材料是____，發(fā)生____(填“氧化”或“還原”)反應(yīng)，電解質(zhì)溶液是___。（2）若導(dǎo)線上轉(zhuǎn)移電子2mol，則生成銀____g。（3）原電池在工作時，下列反應(yīng)可以作為原電池工作時發(fā)生的反應(yīng)的是：____。A．Zn+2AgNO3=Zn(NO3)2+2AgB．H2SO4+Na2SO3=Na2SO4+SO2+H2OC．NaOH+HCl=NaCl+H2OD．2H2+O2=2H2OⅡ.有甲、乙兩位同學(xué)均想利用原電池反應(yīng)檢測金屬的活動性順序，兩人均用鎂片和鋁片作電極，但甲同學(xué)將電極放入6mol·L-1的H2SO4溶液中，乙同學(xué)將電極放入6mol·L-1的NaOH溶液中，如圖所示。（4）寫出甲中正極的電極反應(yīng)式：____。（5）乙中鋁為____極，寫出鋁電極的電極反應(yīng)式：____。（6）如果甲與乙同學(xué)均認(rèn)為“構(gòu)成原電池的電極材料都是金屬時，則構(gòu)成負(fù)極材料的金屬應(yīng)比構(gòu)成正極材料的金屬活潑”，由此他們會得出不同的實驗結(jié)論，依據(jù)該實驗實驗得出的下列結(jié)論中，正確的有____。A．利用原電池反應(yīng)判斷金屬活動性順序時應(yīng)注意選擇合適的介質(zhì)B．鎂的金屬性不一定比鋁的金屬性強C．該實驗說明金屬活動性順序表已過時，沒有實用價值了D．該實驗說明化學(xué)研究對象復(fù)雜、反應(yīng)受條件影響較大，因此具體問題應(yīng)具體分析【答案】（1）Cu氧化硝酸銀溶液（2）216g（3）AD（4）2H++2e-=H2（5）負(fù)Al-3e-+4OH-=AlO+2H2O（6）AD【分析】（1）在反應(yīng)Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+中，Cu失去電子，在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)：Cu-2e-=Cu2+；正極上，Ag+得到電子生成銀單質(zhì)，所以該電池的負(fù)極材料為Cu，發(fā)生氧化反應(yīng)，電解質(zhì)溶液需要提供Ag+，故可用AgNO3溶液；（2）根據(jù)正極反應(yīng)：Ag++e-=Ag，轉(zhuǎn)移2mol電子，生成2molAg，即216gAg。（3）作為原電池工作時發(fā)生的反應(yīng)的是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，故為AD。（4）甲中鎂比鋁活潑，更容易和硫酸反應(yīng)，所以鎂作負(fù)極，失去電子，鋁作正極，溶液中的H+得到電子，正極反應(yīng)式為：2H++2e-=H2。（5）乙中鋁能和NaOH溶液自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)，所以鋁作負(fù)極，總反應(yīng)離子方程式為：Al-3e-+4OH-=AlO+2H2O。（6）鎂的原子半徑比鋁大，且鎂的核電荷數(shù)比鋁小，所以鎂比鋁容易失去電子，所以鎂比鋁活潑，這是不爭的事實，金屬活動性順序表依然是正確且有實用價值的。在乙中之所以鋁作負(fù)極，是因為鋁能和NaOH溶液自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)而鎂不能，所以利用原電池反應(yīng)判斷金屬活動性順序時應(yīng)注意選擇合適的介質(zhì)，同時該實驗說明化學(xué)研究對象復(fù)雜、反應(yīng)受條件影響較大，因此具體問題應(yīng)具體分析，故AD正確。提分特訓(xùn)提分特訓(xùn)【題1】（2018·山東）下圖為番茄電池裝置示意圖，下列說法正確的是A．銅片上發(fā)生氧化反應(yīng) B．鋅片質(zhì)量減小，發(fā)生還原反應(yīng)C．電子由鋅片通過導(dǎo)線流向銅片 D．該裝置可將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能【答案】C【分析】根據(jù)金屬的活潑性知，酸性條件下，鋅作負(fù)極，銅作正極，負(fù)極上鋅失電子、發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上得電子、發(fā)生還原反應(yīng)，電子從負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極，電流從正極沿導(dǎo)線流向負(fù)極，據(jù)此解答。【詳解】A．該原電池中，鋅作負(fù)極，發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，銅作正極，得電子、發(fā)生還原反應(yīng)，故A錯誤；B．該原電池中，鋅作負(fù)極，發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，即Zn-2e-=Zn2+，鋅片質(zhì)量會減少，故B錯誤；C．該原電池中，鋅作負(fù)極，銅作正極，電子從負(fù)極Zn沿導(dǎo)線流向正極Cu片，故C正確；D．該裝置是原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，故D錯誤；故選C?！绢}2】（2021·天臺縣育才中學(xué)高二月考）下列關(guān)于下圖裝置(該鹽橋為含KNO3的瓊脂)的說法正確的是A．銀電極是負(fù)極B．銅電極上發(fā)生的反應(yīng)為Cu-2e-=Cu2+C．外電路中的電子是從銀電極流向銅電極D．鹽橋中K+移向CuSO4溶液【答案】B【分析】該裝置為有鹽橋的原電池，在原電池中較活潑的金屬是負(fù)極，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，銅比銀活潑，銅是負(fù)極，銀是正極，據(jù)此分析解答。【詳解】A．

銅電極是負(fù)極，故A錯誤；B．

銅電極是負(fù)極，發(fā)生的反應(yīng)為Cu-2e-=Cu2＋，故B正確；C．

銅是負(fù)極，銀是正極，外電路中的電子是從銅電極流向銀電極，故C錯誤；D．

原電池中，陰離子移動向負(fù)極，則鹽橋中的陰離子會進入硫酸銅溶液，故D錯誤；故選B?！绢}3】（2021·河南洛陽·高二期末）用陰離子交換膜控制電解液中OH-的濃度制備納米Cu2O，反應(yīng)為2Cu+H2OCu2O+H2裝置如圖，下列說法中正確的是A．電解時Cl-通過交換膜向Ti極移動B．陽極的電極反應(yīng)式：2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2OC．陰極OH-放電，有O2生成D．Ti電極上生成的氣體和Cu電極上生成的固體的物質(zhì)的量之比為2：1【答案】B【題4】（2021·浮梁縣第一中學(xué)高二月考）利用反應(yīng)NO2+NH3→N2+H2O(未配平)消除NO2的簡易裝置如圖所示。下列說法正確的是A．a(chǎn)電極反應(yīng)式是2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2OB．消耗4.48LNH3時，被消除的NO2的物質(zhì)的量為0.15molC．若離子交換膜是陽離子交換摸，裝置右室中溶液的堿性減弱D．整個裝置中NaOH的物質(zhì)的量不斷減少【答案】A【詳解】A．根據(jù)圖示可知：在a電極上NH3失去電子變?yōu)镹2，故a電極反應(yīng)式是：2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，A正確；B．由于未指明氣體所處的外界條件，因此不能計算NH3的物質(zhì)的量，也就不能確定反應(yīng)消耗NO2的物質(zhì)的量，B錯誤；C．原電池工作時，正極b反應(yīng)式為：2NO2+8e-+4H2O=8OH-+N2，若離子交換膜是陽離子交換摸，裝置右室中生成的OH-不能移向左室，使附近溶液的堿性增強，C錯誤；D．該原電池總反應(yīng)為：6NO2+8NH3=7N2+12H2O，由于不消耗或生成NaOH，所以NaOH的物質(zhì)的量不變，但由于不斷反應(yīng)產(chǎn)生H2O，導(dǎo)致NaOH的濃度降低，D錯誤；故合理選項是A?！绢}5】欲提高Cu粉與1.2mol/L的HNO3溶液的反應(yīng)速度，可加入下列什么試劑（）A．蒸餾水 B．碳酸鈉固體 C．食鹽水 D．AgNO3溶液（少量）【答案】D【題6】（2021·全國）寫出Fe和-Cu-、濃硝酸構(gòu)成的原電池的電極反應(yīng)式及電池反應(yīng)式。負(fù)極反應(yīng)式：___________；正極反應(yīng)式：___________。電池反應(yīng)式：___________?！敬鸢浮緾u-2e-=Cu2＋4H＋＋2NO＋2e-=2H2O＋2NO2↑Cu＋4H＋＋2NO=Cu2＋＋2H2O＋2NO2↑【分析】Fe遇冷的濃硝酸鈍化，故在該原電池中Cu作負(fù)極，F(xiàn)e作正極，濃硝酸為電解質(zhì)溶液?！驹斀狻扛鶕?jù)上述分析可知，負(fù)極反應(yīng)式：Cu-2e-=Cu2＋；正極反應(yīng)式：4H＋＋2NO＋2e-=2H2O＋2NO2↑電池反應(yīng)式：Cu＋4H＋＋2NO=Cu2＋＋2H2O＋2NO2↑?！绢}7】（2021·浙江省余姚市第七中學(xué)）分別按圖甲乙所示裝置進行實驗，兩個燒杯里的溶液為同濃度的稀硫酸，甲中A為電流表。（1）下列敘述正確的是___________A．兩燒杯中銅片表面均無氣泡產(chǎn)生B．甲中銅片作正極，乙中銅片作負(fù)極C．兩燒杯溶液中濃度均減小D．甲產(chǎn)生氣泡的速率比乙慢（2）在甲裝置中，若把稀硫酸換成CuSO4溶液，一段時間后測得某一電極增重12.8g，則該電池反應(yīng)共轉(zhuǎn)移電子數(shù)目___________（3）甲裝置中的能量轉(zhuǎn)化形式為___________能轉(zhuǎn)化為___________能，乙裝置中的能量轉(zhuǎn)化形式為___________能轉(zhuǎn)化為___________能（4）如果將反應(yīng)2FeCl3+Fe=3FeCl2設(shè)計成原電池，則正極電極反應(yīng)為___________，正極材料是___________，負(fù)極材料是___________，電解質(zhì)溶液是___________?！敬鸢浮緾0.4NA化學(xué)電化學(xué)熱Fe3++e-=Fe2+碳棒鐵FeCl3溶液【分析】鋅比銅活潑，能與稀硫酸反應(yīng)，銅為金屬活動性順序表H元素之后的金屬，不能與稀硫酸反應(yīng)，乙裝置沒有形成閉合回路，不能形成原電池，甲裝置形成閉合回路，形成原電池，根據(jù)原電池的組成條件和工作原理分析解答?！驹斀狻?1)A．銅為金屬活動性順序表H元素之后的金屬，不能與稀硫酸反應(yīng)，乙燒杯中銅片表面無氣泡產(chǎn)生，甲裝置形成原電池，燒杯中銅片為正極，表面有氣泡產(chǎn)生，故A錯誤；B．乙裝置沒有形成閉合回路，不能形成原電池，故B錯誤；C．兩燒杯中硫酸都與鋅發(fā)生反應(yīng)，氫離子濃度都會減小，故C正確；D．甲能形成原電池反應(yīng)，較一般化學(xué)反應(yīng)速率更大，所以產(chǎn)生氣泡的速率甲比乙快，故D錯誤；故答案：

C。

(2)在甲裝置構(gòu)成原電池，燒杯中銅片為正極，鋅作負(fù)極，若把稀硫酸換成CuSO4溶液，Cu2+在正極上得電子被還原產(chǎn)生Cu，電極反應(yīng)式為Cu2++2e-=Cu。一段時間后測得某一電極增重12.8g為銅的質(zhì)量，其物質(zhì)的量為0.2mol，則該電池發(fā)生反應(yīng)共轉(zhuǎn)移電子數(shù)目為0.2mol2NA=0.4NA，故答案：0.4NA。(3)甲形成閉合回路，形成原電池，將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?；乙裝置沒有形成閉合回路，不能形成原電池，反應(yīng)放熱，將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，故答案：化學(xué)；電；化學(xué)；熱。(4)根據(jù)2FeCl3+Fe=3FeCl2反應(yīng)可知，F(xiàn)e為還原劑可做原電池的負(fù)極，所以負(fù)極材料是鐵；FeCl3為氧化劑做原電池的正極，則正極電極反應(yīng)為Fe3++e-=Fe2+，正極材料是能導(dǎo)電的碳棒，電解質(zhì)溶液是FeCl3溶液。故答案：Fe3++e-=Fe2+；碳棒；鐵；FeCl3溶液?！绢}8】（2021·大安市第一中學(xué)校高二開學(xué)考試）反應(yīng)Fe+H2SO4=FeSO4+H2，請回答下列問題。（1）若要使該反應(yīng)的反應(yīng)速率加快，下列措施可行的是___(填字母)。A．將鐵粉改為鐵片 B．加入少量醋酸鈉固體C．滴加少量CuSO4 D．將稀硫酸改為98%的濃硫酸（2）若將上述反應(yīng)設(shè)計成原電池，石墨棒為原電池某一極材料，則石墨棒為___極(填“正”或“負(fù)”)。石墨棒上產(chǎn)生的現(xiàn)象為___，該極上發(fā)生的電極反應(yīng)為___，原電池工作時溶液中的SO移向___極(填正或負(fù))，若反應(yīng)產(chǎn)生3.36L氣體(已換算成標(biāo)況下)，則理論上消耗鐵的質(zhì)量是__。（3）實驗后同學(xué)們經(jīng)過充分討論，認(rèn)為符合某些要求的化學(xué)反應(yīng)都可以設(shè)計成原電池。下列化學(xué)反應(yīng)在理論上可以設(shè)計成原電池的是___。A．AgNO3+HCl=AgCl+HNO3B．NaOH+HCl=NaCl+H2OC．C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)D．Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O在所選反應(yīng)中選擇其中某個反應(yīng)設(shè)計成原電池，該電池負(fù)極反應(yīng)為：___?！敬鸢浮浚?）C（2）正有氣泡產(chǎn)生2H++2e-=H2↑負(fù)8.4（3）DPb-2e-+SO=PbSO4【分析】（1）A．將鐵粉改為鐵片則減小鐵與硫酸的接觸面積，故反應(yīng)速率減慢，A不合題意；B．加入少量醋酸鈉固體則有反應(yīng)CH3COO-+H+CH3COOH，將導(dǎo)致溶液中H+離子濃度減小，故反應(yīng)速率減慢，B不合題意；C．滴加少量CuSO4由于反應(yīng)Fe+CuSO4=FeSO4+Cu，在置換出銅附在鐵上可形成微小的原電池，故反應(yīng)速率加快，C符合題意；D．常溫下濃硫酸將鐵鈍化，在鐵表面形成致密的氧化物保護膜，阻止反應(yīng)繼續(xù)進行，故將稀硫酸改為98%的濃硫酸，將使反應(yīng)速率減慢，D不合題意；故答案為：C；（2）若將上述反應(yīng)設(shè)計成原電池，則鐵電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為：Fe-2e-=Fe2+，發(fā)生氧化反應(yīng)，作負(fù)極，故石墨棒為原電池某一極材料，則石墨棒為正，發(fā)生的電極反應(yīng)式為：2H++2e-=H2↑，石墨棒上產(chǎn)生的現(xiàn)象為有大量的無色氣泡產(chǎn)生，原電池工作時陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極，故溶液中的SO移向負(fù)極，根據(jù)總反應(yīng)方程式可知，若反應(yīng)產(chǎn)生3.36L氣體(已換算成標(biāo)況下)，則理論上消耗鐵的質(zhì)量是=8.4，故答案為：正；有氣泡產(chǎn)生；2H++2e-=H2↑；負(fù)；8.4；（3）由于原電池中是電子的定向移動形成電流的，故理論上任何一個自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)均可以設(shè)計成原電池，據(jù)此分析解題：A．AgNO3+HCl=AgCl+HNO3反應(yīng)中各元素的化合價沒有發(fā)生變化，不是氧化還原反應(yīng)，A不合題意；B．NaOH+HCl=NaCl+H2O反應(yīng)中各元素的化合價沒有發(fā)生變化，不是氧化還原反應(yīng)，B不合題意；C．C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)反應(yīng)中雖然C和H元素的化合價發(fā)生了變化，但是該反應(yīng)不能自發(fā)進行，故不能設(shè)計成原電池，C不合題意；D．Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O反應(yīng)中Pb的化合價發(fā)生改變，且能夠自發(fā)進行，可以設(shè)計成原電池，D符合題意；Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O反應(yīng)中Pb轉(zhuǎn)化PbSO4，化合價升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，故該電池負(fù)極反應(yīng)為：Pb-2e-+SO=PbSO4，故答案為：D；Pb-2e-+SO=PbSO4；【題9】（2021·襄城縣教育體育局教學(xué)研究室高二月考）實驗室用與稀硫酸反應(yīng)來制取時，常加入少量溶液來加快反應(yīng)速率。為了研究的量對生成速率的影響，某同學(xué)設(shè)計了下表實驗方案，將表中所給的試劑按一定體積混合后，將大小相同的片(過量)分別放入三個反應(yīng)容器(甲、乙、丙)中，收集產(chǎn)生的氣體，并記錄收集等體積氣體所需的時間。實驗試劑甲乙丙的硫酸/mL202020的溶液/02.510V1V20收集氣體所需時間/st1t2t3(已知：Zn和生成的Cu形成了原電池后可使反應(yīng)速率加快)回答下列問題：（1）Zn和生成的Cu形成的原電池中，Cu為電池的_______(填“正極”或“負(fù)極”)，寫出Zn極的電極反應(yīng)式：_______。（2）表中V1_______(填“＞”、“＜”或“=”)20mL，V1=_______mL。（3）丙組實驗中，反應(yīng)結(jié)束后，溶液中c()____(不考慮混合溶液體積的變化)。（4）t1_______(填“＞”、“＜”或“=”)t3，原因是_______?！敬鸢浮浚?）正極（2）＜7.5（3）3（4）＞甲組無硫酸銅溶液，不能形成原電池，丙組可形成原電池【分析】（1）比活潑，在形成的原電池中為正極，Zn為負(fù)極，Zn失電子生成Zn2+，電極反應(yīng)式為。答案為：正極；；（2）根據(jù)控制變量法可知：丙組數(shù)據(jù)總共投入，則甲、乙兩組數(shù)據(jù)的總和分別也為，進而逐一可求得，，。答案為：＜；7.5；（3）。