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 设计原电池时电解质溶液和电极材料的选择 (1)电解质溶液一般要能够与负极材料发生反应。但若是两个半反应分别在两个烧杯中进行， 则烧杯中的电解质溶液应有与电极材料相同元素的阳离子。 (2)电池的电极材料必须能导电。 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有关电化学知识的描述正确的是( ) ACaOH2O=Ca(OH)2，可以放出大量的热，
2、故可把该反应设计成原电池，把其中的化学 能转化为电能 B某原电池反应为 Cu2AgNO3=Cu(NO3)22Ag，装置中的盐桥中可以是装有含 KCl 饱 和溶液的琼胶 C原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成 D从理论上讲，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池 答案 D 解析 CaOH2O=Ca(OH)2不是氧化还原反应；KCl 和 AgNO3反应生成 AgCl 沉淀易阻止 原电池反应的发生；作电极的不一定是金属，如石墨棒也可作电极。 3.(2020 泉州质检)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
3、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 FeCu2 =Fe2Cu 的反应，铁球质量增加，B
4、端低。 4铜锌原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是( ) A正极反应为 Zn2e =Zn2 B电池反应为 ZnCu2 =Zn2Cu C在外电路中，电子从铜极流向锌极 D盐桥中的 K 移向 ZnSO 4溶液 答案 B 解析 电池的正极得电子，A 选项错误；结合该电池的装置图可知，该过程中的氧化还原反 应为 ZnCu2 =Zn2Cu，B 选项正确；外电路中，电子从负极流向正极，C 选项错误； 左烧杯中由于 Zn 失去电子形成 Zn2 ，使得该烧杯中正电荷的离子增加，为维持电中性，K 应该通过盐桥流向 CuSO4所在的右烧杯中，D 选项错误。 5图甲和图乙均是双液原电池装置。下列说法不正确的是(
5、) 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的书写 6某原电池装置如图所示。下列有关叙述中正确的是( ) A电池工作中，盐桥中的 Cl 向负极移动 B负极反应式：
6、2H 2e=H 2 C工作一段时间后，两烧杯中溶液 pH 均不变 DFe 作正极，发生氧化反应 答案 A 解析 根据原电池工作原理，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，盐桥的作用是构成闭 合回路和平衡两烧杯中的电荷，所以 Cl 向负极移动，故 A 正确；铁作负极：Fe2e= Fe2 ，正极反应式为 2H2e=H 2，故 B 错误；左烧杯中 pH 基本不变，右烧杯中消耗 H ，c(H)减小，pH 增大，故 C 错误；总电极反应式为 Fe2H=Fe2H 2，铁作负极， 发生氧化反应，故 D 错误。 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
7、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 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
8、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、NaOH 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
9、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 CC
10、ABD DBDCA 答案 A 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，生成的 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，但两种 情况产生 H2的体积相等。 11.(2020 济宁月考)如图所示装置，电流表发生偏转，同时 A 极逐渐变粗、B 极逐渐变细，C 为电解质溶液，则
11、 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 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
12、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 (2020 江西临川第一中学月考)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
13、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
14、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 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(1)利用反应 Cu2FeCl3=CuCl22FeCl2设计成如图所示的原电池，回答下列问题： 写出电极反应式： 正极：_; 负极：_。 图中
15、X 是_，Y 是_。 原电池工作时，盐桥中的_(填“阳”或“阴”)离子向 X 溶液方向移动。 (2)利用反应2CuO22H2SO4=2CuSO42H2O可制备CuSO4， 若将该反应设计为原电池， 其正极反应式为_。 答案 (1)2Fe3 2e=2Fe2 Cu2e=Cu2 FeCl 3 CuCl2 阳 (2)O24e 4H=2H 2O 解析 (1)该原电池中 Cu 作负极，电极反应式为 Cu2e =Cu2；石墨作正极，电极反应式 为 2Fe3 2e=2Fe2。X 溶液应为 FeCl 3溶液，Y 溶液应为 CuCl2溶液。原电池工作时，盐 桥中的阳离子向正极移动。 (2)Cu 作负极，O2在正极
16、上得电子：O24e 4H=2H 2O。 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 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，
17、而乙会判断出_活动性更强。 (4)由此实验，可得到的结论是_(填字母)。 A利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的电解质 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)Mg2e =Mg2 2H2e=H 2 (2)铝片 还原 2Al2OH 2H 2O=2AlO 23H2 (3)Mg Al (4)AD (5)不可靠 在两电极之间连上一个电流表测电流方向，判断原电池的正负极 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 的活动性强，乙判断 Al 的活动性强。
