1、第一节第一节 原电池原电池 第第 1 1 课时课时 原电池的工作原理原电池的工作原理 题组一 原电池的构成及工作原理 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(2019 江西赣州南康中学、于都中学高二上月考)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
2、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 FeCu2 =Fe2Cu 的反应，铁球质量增加，B 端低。 3(2019 成都高二检测)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(
3、 ) A碳棒上有气体放出，溶液 pH 变大 Ba 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 Da 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。 4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 Cu2e =Cu2(负极)，2Ag2e =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
4、流 的方向和电子的流向相反。D 选项正确。 5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。 题组二 原电池电极的判断和电极反应式书写 6对于原电池的
5、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。 7控制合适的条件，将反应 2Fe3 2I 2Fe2 I 2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
6、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 I 2，平衡向逆反应方向移动，此时 Fe 2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。 8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 Cu2e =Cu2 B由金属 Al、Cu 和稀硫酸组成的原电池，负极反应式为 Al3e =Al3 C由 Al、Mg、N
7、aOH 溶液组成的原电池，负极反应式为 Al4OH 3e=AlO 22H2O D由金属 Al、Cu 和浓硝酸组成的原电池，负极反应式为 Cu2e =Cu2 答案 A 解析 铁比铜活泼，铁作负极，负极反应式为 Fe2e =Fe2，故 A 错误；铝比铜活泼，铝 作负极，负极反应式为 Al3e =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 Al4OH 3e=AlO 22H2O，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 Cu2e =Cu2，故 D 正确。 题组三 原电池工作原理的应用 9有 A、B、C、D 四块金属片，进行如
8、下实验，据此判断四种金属的活动性顺序是( ) A、B 用导线相连后，同时浸入稀 H2SO4溶液中，A 极为负极； C、D 用导线相连后，同时浸入稀 H2SO4溶液中，电流由 D导线C； A、C 相连后，同时浸入稀 H2SO4溶液中，C 极产生大量气泡； B、D 相连后，同时浸入稀 H2SO4溶液中，D 极发生氧化反应。 AACDB BABCD CCABD DBDCA 答案 A 解析 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：AB；C、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
9、导线负极 C， 则活动性： CD； A、 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：AC；B、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：DB；所以有：ACDB，故 A 项正确。 10a、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
10、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。 11(2019 宁夏长庆高级中学高二上期末)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( ) AA 是 Zn，B 是 Cu，C 为稀硫酸 BA 是 Cu，B 是 Zn，C 为稀硫酸 CA 是 Fe，B 是 Ag，C 为 AgNO3溶液 DA 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
11、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。 12.某化学兴趣小组利用反应 Zn2FeCl3=ZnCl22FeCl2，设计了如图所示的原电池装置， 下列说法正确的是( ) AZn 为负极，发生还原反应 Bb 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
12、子的氧化反应，即 b 电极反应式为 Zn2e =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(2019 泉州高二质检)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 SO2 4向_移动， 硫酸铜溶液中 SO 2 4向_ 移动。 (4)此盐桥内为饱和 KCl 溶液，盐桥是通过_的定
13、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 ZnCu2 =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 ZnCu2 =CuZn2，电池工作时，观察到 锌片不断溶解，铜片上有红色物质析出，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 SO2 4向负极或 锌电极移动，CuSO4溶液中 SO2 4向盐桥移动。(4)盐桥中，K 向正极区或
14、 CuSO 4溶液移动， Cl 向负极区或 ZnSO 4溶液移动，这样依靠离子的定向移动形成闭合回路而导电。 14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=H 2 (3)Zn (4)6.3 g 解析 (1)原电池的构成条件：有两个活泼性不同的电极
15、，将电极插入电解质溶液中，两 电极间构成闭合回路，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 0.165 g0.12 g6.3 g。 15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 L1NaOH 溶液中，如图所示。
16、 (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
17、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)Mg2e =Mg2 2H2e=H 2 (2)Al 还原 2Al2OH 2H 2O=2AlO 23H2 (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 MgH2SO4=MgSO4H2，Mg 作负极，电极反应 式为 Mg2e =Mg2，Al 作正极，电极反应式为 2H2e=H 2。 (2)乙池中电池总反应方程式为 2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，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。