人教版化學(xué)選修4重要知識(shí)點(diǎn)剖析 原電池工作原理

原電池工作原理下圖所示為銅鋅原電池，硫酸作電解質(zhì)溶液，下列有關(guān)說(shuō)法不正確A．鋅片作負(fù)極B．電子由銅片經(jīng)導(dǎo)線流向鋅片C．銅片上有氣泡產(chǎn)生D．一段時(shí)間后，溶液中氫離子的物質(zhì)的量減少【參考答案】B【試題解析】鋅片和硫酸反應(yīng)，而銅不與硫酸反應(yīng)，所以鋅作負(fù)極，故A正確；鋅作負(fù)極，銅作正極，鋅失去電子，經(jīng)導(dǎo)線流向銅片，故B錯(cuò)誤；銅片氫離子得到電子生成氫氣，故C正確；溶液中氫離子不斷消耗，一段時(shí)間后，溶液中氫離子的物質(zhì)的量減少，故D正確。綜上所述，答案為B。原電池工作原理(以鋅銅原電池為例)裝置鋅片逐漸溶解，銅片上有紅色物質(zhì)析出，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)電極名稱(chēng)Zn電極—負(fù)極Cu電極—正極得失電子失電子得電子電子流向流出流入反應(yīng)類(lèi)型氧化反應(yīng)還原反應(yīng)電極反應(yīng)式Zn?2e?===Zn2＋Cu2＋＋2e?===Cu總反應(yīng)式Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu1．（濟(jì)寧第二中學(xué)2019?2020高二10月月考）下列關(guān)于原電池的敘述中錯(cuò)誤的是A．構(gòu)成原電池的正極和負(fù)極必須是兩種不同的金屬B．原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置C．在原電池中，電子流出的一極是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)D．原電池放電時(shí)，電流的方向是從正極到負(fù)極2．在溶液中，原電池的兩電極距離越近，導(dǎo)電能力越強(qiáng)。重鉻酸鉀具有強(qiáng)氧化性，能加快反應(yīng)速率。下列鋅-銅原電池裝置中，電極材料、燈泡、燒杯等均相同，能使小燈泡最亮的是A．

B．C．

D．3．用銅片、銀片設(shè)計(jì)成如圖所示的原電池。以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是A．電子通過(guò)鹽橋從乙池流向甲池B．鹽橋中的電解質(zhì)溶液為KCl溶液C．開(kāi)始時(shí)，銀片上發(fā)生的反應(yīng)是：Ag?e?Ag＋D．將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池總反應(yīng)相同4．（1）下列裝置屬于原電池的是________。（2）在選出的原電池中，________是負(fù)極，發(fā)生______反應(yīng)，________是正極，該極的現(xiàn)象是____________________________________________。（3）此原電池反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_________________________________。5．某?；瘜W(xué)興趣小組為了探究原電池工作原理，進(jìn)行如下系列實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果并回答相應(yīng)問(wèn)題。（1）實(shí)驗(yàn)一中，銅片、鋅片表面均有紅色物質(zhì)析出，電流表指針偏轉(zhuǎn)，但較短時(shí)間內(nèi)電流明顯減小。實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)測(cè)得鋅片減少了3.94g，銅片增重了3.84g，則該原電池的工作效率是_______________(指參加原電池反應(yīng)的鋅占反應(yīng)總量的百分率)。（2）實(shí)驗(yàn)二中，剛將銅片、鋅片插入溶液中時(shí)電流表指針偏轉(zhuǎn)，但立即就歸零了。為什么鋅的電子不能持續(xù)通過(guò)導(dǎo)線流向銅極給Cu2+?________________________________________________________。（3）實(shí)驗(yàn)三中，鹽橋中K+流向___________________(填“ZnSO4”或“CuSO4”)溶液，如果Zn的消耗速率為1×10?3mol·s?1，則K+的遷移速率為_(kāi)__________________mol·s?1。與實(shí)驗(yàn)一比較，實(shí)驗(yàn)三原電池的工作效率大大提高，原因是________________________________________________________。（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)一、二、三可得出的結(jié)論是______________________________________________________(寫(xiě)出兩點(diǎn)即可)。1．【答案】A【解析】A．構(gòu)成原電池正負(fù)極的材料可能是導(dǎo)電的非金屬和金屬，如Zn、C和稀硫酸原電池，故A錯(cuò)誤；B．原電池工作時(shí)，有電流產(chǎn)生，故其是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，B正確；C．原電池中，電子從負(fù)極流出，負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，故C正確；D．原電池放電時(shí)，負(fù)極上失電子、正極上得電子，所以電流從正極流向負(fù)極，故D正確。故選A。2．【答案】C【解析】A、B原電池的兩電極距離遠(yuǎn)，導(dǎo)電能力弱；C、D原電池的兩電極距離近，導(dǎo)電能力強(qiáng)，C中重鉻酸鉀具有強(qiáng)氧化性，能加快反應(yīng)速率，所以C導(dǎo)電能力大于D，所以C小燈泡最亮且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，故選C。3．【答案】D【解析】A．電子不能通過(guò)電解質(zhì)溶液，故A不選；B．乙燒杯中的電解質(zhì)溶液為AgNO3溶液，能和KCl生成AgCl沉淀，堵塞鹽橋，故B不選；C．銅片是負(fù)極，銀片是正極，在銀片上發(fā)生的反應(yīng)是Ag＋+e?Ag，故C不選；D．該原電池的負(fù)極是銅，電極反應(yīng)為Cu?2e?Cu2+，正極是銀，電極反應(yīng)為2Ag＋+2e?2Ag，兩極的反應(yīng)相加得到總反應(yīng)：Cu+2Ag+Cu2++2Ag，將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)也是銅置換銀，故D選。4．【答案】（1）⑤（2）Fe氧化CuCu表面有氣泡產(chǎn)生（3）Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑【解析】（1）構(gòu)成原電池的條件：兩個(gè)活潑性不同的電極；電解質(zhì)溶液；形成閉合回路；自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。根據(jù)此條件知，⑤屬于原電池。（2）（3）在⑤中，F(xiàn)e為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，Cu為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，Cu表面有氣泡冒出，反應(yīng)實(shí)質(zhì)為Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑。5．【答案】（1）60%（2）未形成閉合回路（3）CuSO4

2×10?3氧化劑和還原劑互不接觸，電子只能通過(guò)導(dǎo)線發(fā)生轉(zhuǎn)移（4）Zn的活潑性比Cu的強(qiáng)、原電池的兩極需要形成閉合回路才能產(chǎn)生電流(其他答案合理也可)【解析】（1）銅片質(zhì)量增加是由于溶液中的Cu2+在Cu極獲得電子變?yōu)镃u，Zn失電子的物質(zhì)的量等于Cu2+獲得電子的物質(zhì)的量，即參與原電池反應(yīng)的n(Zn)=n(Cu)==0.06mol，鋅片參與原電池反應(yīng)的質(zhì)量為0.06mol×65g·mol?1=3.9g，但實(shí)際測(cè)得鋅片減少了3.94g，說(shuō)明Zn直接與Cu2+發(fā)生置換反應(yīng)在鋅片上析出Cu，由反應(yīng)Zn+Cu2+Cu+Zn2+，結(jié)合差值法可得Zn的質(zhì)量為×65g=2.6g，參加反應(yīng)的Zn的總質(zhì)量為3.9g+2.6g=6.5g，所以原電池的工作效率為×100%=60%。（2）將銅片、鋅片插入溶液中的瞬間，Zn、Cu之間存在電勢(shì)差，能產(chǎn)生短暫的電流，但整個(gè)裝置沒(méi)有形成閉合回路，鋅的電子就不能持續(xù)通過(guò)導(dǎo)線流向銅極給Cu2+。（3）實(shí)驗(yàn)三中，Zn為原電池的負(fù)極，Cu極上富集大量的負(fù)電荷，所以帶正電荷的K+向CuSO4溶液遷移。根據(jù)電子守恒可知，K+的遷移速率為Zn的消耗速率的兩倍，即2×10?3mol·s?1。對(duì)比實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)三的裝置特點(diǎn)可知，鋅片沒(méi)有直接插入CuSO4溶液中，Zn不能與Cu2+發(fā)生置換反應(yīng)，從而大大提高了原電池的工作效率。（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)一、二、三的現(xiàn)象和原電池的形成條件分析即可得出結(jié)論?；瘖y品中的甲苯如果你患有