原電池的工作原理

4.1.1原電池的工作原理學習目標重難點1．深入理解原電池的工作原理；整體性的認識原電池的形成條件2．會書寫電極反應式和電池總反應方程式；能根據(jù)反應設計簡單的原電池3．采用實驗探究、列表比較，對比分析和討論歸納，宏微觀結合、突破教學重難點，讓學生掌握原電池的工作原理、電極方程式書寫；并能獨立自主的設計簡單原電池。4．結合生產(chǎn)、生活實際，學習原電池原理在生產(chǎn)、生活中的實際運用。重點：1．原電池的工作原理、形成條件。2．電極反應式和電池總反應方程式。難點：原電池工作原理。知識01原電池的工作原理1．原電池的構成條件(1)定義：把化學能轉化為電能的裝置。(2)構成條件：一看反應：看是否有能自發(fā)進行的氧化還原反應發(fā)生。二看兩電極：一般是活潑性不同的兩電極。三看是否形成閉合回路形成閉合回路需三個條件：(1)電解質溶液；(2)兩電極直接或間接接觸；(3)兩電極插入電解質溶液。2．實驗探究將置有鋅片的ZnSO4溶液和置有銅片的CuSO4溶液用一個鹽橋連接起來，然后將鋅片和銅片用導線連接，并在中間串聯(lián)一個電流表，觀察現(xiàn)象。電池名稱單液電池雙液電池(鹽橋電池)實驗裝置實驗現(xiàn)象電流表指針偏轉電極變化鋅片逐漸溶解，銅片質量增加電流變化一段時間后，電流逐漸衰減產(chǎn)生的電流持續(xù)、穩(wěn)定微觀探析鋅片的Zn失去電子形成Zn2＋進入溶液，質量減輕；電子通過導線傳遞到銅片上形成電流，電流表指針偏轉；溶液中的Cu2＋在銅片獲得電子變成Cu沉積在銅片上，質量增加。符號表征電極反應式Zn片：Zn2eˉ=Zn2+(氧化反應)Cu片：Cu2++2eˉ=Cu(還原反應)電池總反應Zn+Cu2+=Zn2++Cu能量轉換化學能轉化為電能3．原電池工作原理示意圖(1)原電池閉合回路的形成有多種方式，可以是導線連接兩個電極，也可以是兩電極相接觸。(2)電解質溶液中陰、陽離子的定向移動，與導線中電子的定向移動共同組成了一個完整的閉合回路。(3)無論在原電池還是在電解池中，電子均不能通過電解質溶液。1．若將CuSO4溶液換成稀硫酸能形成電流嗎?答：能。2．可以將鋅銅原電池中的Cu電極換成石墨嗎?為什么?答：可以；因為Cu在該原電池中起到傳遞電子的作用，其本身并未參與電極反應，所以可以把Cu電極換成能導電的石墨。3．原電池輸出電能的能力，主要取決于什么？答：組成原電池的反應物的氧化還原能力。4．什么是鹽橋？答：裝有含KCl飽和溶液的瓊膠，膠體不移動，離子可在其中自由移動。5．取出鹽橋，電流表的指針有何變化？答：取出鹽橋指針回到零點6．鹽橋有什么作用？答：(1)構成閉合回路，形成原電池；(2)避免電極與電解質溶液直接反應，有利于最大限度地將化學能轉化為電能；(3)鹽橋中的陰、陽離子定向遷移，使電解質溶液保持電中性，反應持續(xù)進行，能長時間穩(wěn)定放電。7．在原電池中，鹽橋中的陰、陽離子是如何移動的?為什么?答：以銅鋅原電池為例，負極Zn失電子生成Zn2+進入左池，因此左池中離子所帶的正電荷增多，我們知道電解質溶液是保持電中性的，因此鹽橋中的陰離子向左移動即向負極移動，同樣道理，鹽橋中的陽離子向右移動即向正極移動。判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。(1)在原電池中，發(fā)生氧化反應的一極一定是負極()(2)在鋅銅原電池中，因為有電子通過電解質溶液形成閉合回路，所以有電流產(chǎn)生()(3)在原電池中，負極材料的活潑性一定比正極材料強()(4)在原電池中，正極本身一定不參與電極反應，負極本身一定要發(fā)生氧化反應()(5)在鋅銅原電池中，因為有電子通過電解質溶液形成閉合回路，所以有電流產(chǎn)生()(6)兩種活潑性不同的金屬組成原電池的兩極，活潑金屬一定作負極()(7)原電池工作時，溶液中的陽離子向負極移動，鹽橋中的陽離子向正極移動()(8)鹽橋可以把負極區(qū)的陽離子轉移到正極區(qū)，把正極區(qū)的陰離子轉移到負極區(qū)()【答案】(1)√(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×(7)×(8)×知識02原電池原理的應用1．加快氧化還原反應的速率構成原電池的反應速率比直接接觸的反應速率快，例如，在鋅與稀H2SO4反應時加入少量CuSO4溶液，CuSO4與鋅發(fā)生置換反應生成Cu，從而形成Cu－Zn微小原電池，加快產(chǎn)生H2的速率。2．比較金屬活動性強弱3．設計原電池實例：(1)根據(jù)反應2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2，設計的原電池為：(2)根據(jù)Cu＋2Ag＋=Cu2＋＋2Ag設計電池：或1．一般電極反應式的書寫方法(1)定電極，標得失。按照負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應，判斷出電極反應產(chǎn)物，找出得失電子的數(shù)量。(2)看環(huán)境，配守恒。電極產(chǎn)物在電解質溶液中應能穩(wěn)定存在，如堿性介質中生成的H＋應讓其結合OH－生成水。電極反應式要依據(jù)電荷守恒和質量守恒、得失電子守恒等加以配平。(3)兩式加，驗總式。兩電極反應式相加，與總反應方程式對照驗證。2．已知總反應式，書寫電極反應式(1)分析化合價，確定正極、負極的反應物與反應產(chǎn)物。(2)在電極反應式的左邊寫出得失電子數(shù)，使得失電子守恒。(3)根據(jù)質量守恒配平電極反應式。(4)復雜電極反應式＝總反應式－簡單的電極反應式。判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)。(1)理論上說，任何能自發(fā)進行的氧化還原反應都可設計成原電池()(2)反應AlCl3＋4NaOH=NaAlO2＋3NaCl＋2H2O可以設計成原電池()(3)某原電池反應為Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，裝置中一定是銀作正極()(4反應CaO+H2O=Ca(OH)2可以放出大量的熱，故可把該反應設計成原電池，把其中的化學能轉化為電能()(5)某原電池反應為Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag，裝置中的鹽橋中可以是裝有含瓊膠的KCl飽和溶液()(6)一定量的稀鹽酸跟過量鋅粉反應時，為了加快反應速率又不影響生成H2的總量，可加入少量CuSO4溶液()(7)把Fe片和Cu片放入稀硫酸中，并用導線把二者相連，觀察到Cu片上產(chǎn)生大量氣泡，說明Cu與H2SO4能發(fā)生反應而Fe被鈍化()(8)因為鐵的活潑性強于銅，所以將鐵、銅用導線連接后放入濃硝酸中，若能組成原電池，必是鐵作負極、銅作正極()【答案】(1)√(2)×(3)×(4)×(5)×(6)√(7)×(8)×題型一原電池的工作原理【典例1】如圖是某同學設計的原電池裝置，下列敘述中正確的是()A．電極Ⅰ上發(fā)生還原反應，作原電池的負極B．電極Ⅱ的電極反應式為Cu2＋＋2e－=CuC．該原電池的總反應為2Fe3＋＋Cu=Cu2＋＋2Fe2＋D．鹽橋中裝有含氯化鉀的瓊脂，其作用是傳遞電子【答案】C【解析】該原電池的總反應為2Fe3＋＋Cu=Cu2＋＋2Fe2＋。電極Ⅰ上發(fā)生還原反應，作原電池的正極，電極反應式為2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋，電極Ⅱ為原電池負極，發(fā)生氧化反應，電極反應式為Cu－2e－=Cu2＋。鹽橋中裝有含氯化鉀的瓊脂，其作用是連接內電路，平衡電荷?！咀兪?】如圖所示，在盛有稀H2SO4的燒杯中放入用導線連接的電極X、Y，外電路中電子流向如圖所示，關于該裝置的下列說法正確的是()A．外電路的電流方向為：X→外電路→YB．若兩電極分別為Fe和碳棒，則X為碳棒，Y為FeC．X極上發(fā)生的是還原反應，Y極上發(fā)生的是氧化反應D．若兩電極都是金屬，則它們的活動性順序為X>Y【答案】D【解析】外電路的電子流向為X→外電路→Y，電流方向與其相反，A項錯誤；若兩電極分別為Fe和碳棒，則Y為碳棒，X為Fe，B項錯誤；X極失電子，作負極，Y極上發(fā)生的是還原反應，X極上發(fā)生的是氧化反應，C項錯誤；電解質溶液為稀硫酸，兩金屬作電極，誰活潑誰作負極，D項正確。判斷原電池正、負極的五種方法原電池電極及電極反應特點(1)負極為電子流出極，相對活潑，通常是活動性較強的金屬或某些還原劑，電極被氧化，發(fā)生氧化反應。(2)正極為電子流入極，相對不活潑，通常是活動性較差的金屬或非金屬導體，一般是電解質溶液中的氧化性強的離子被還原或電極上附著物本身被還原，發(fā)生還原反應。題型二比較金屬的活潑性【典例2】有a、b、c、d四個金屬電極，有關的實驗裝置及部分實驗現(xiàn)象如下：實驗裝置部分實驗現(xiàn)象a極質量減?。籦極質量增加b極有氣體產(chǎn)生；c極無變化d極溶解；c極有氣體產(chǎn)生電流從a極流向d極由此可判斷這四種金屬的活動性順序是()A．a(chǎn)>b>c>dB．b>c>d>aC．d>a>b>c D．a(chǎn)>b>d>c【答案】C【解析】把四個實驗從左到右分別編號為①、②、③、④，則由實驗①可知，a作原電池負極，b作原電池正極，金屬活動性：a>b；由實驗②可知，b極有氣體產(chǎn)生，c極無變化，則活動性：b>c；由實驗③可知，d極溶解，c極有氣體產(chǎn)生，c作正極，則活動性：d>c；由實驗④可知，電流從a極流向d極，則d極為原電池負極，a極為原電池正極，則活動性：d>a；綜上所述可知活動性：d>a>b>c，故選C?！咀兪?】有A、B、C、D四塊金屬片，進行如下實驗，據(jù)此判斷四種金屬的活動性順序是()①A、B用導線相連后，同時浸入稀H2SO4溶液中，A極為負極；②C、D用導線相連后，同時浸入稀H2SO4溶液中，電流由D→導線→C；③A、C相連后，同時浸入稀H2SO4溶液中，C極產(chǎn)生大量氣泡；④B、D相連后，同時浸入稀H2SO4溶液中，D極發(fā)生氧化反應。A．A＞C＞D＞BB．A＞B＞C＞DC．C＞A＞B＞DD．B＞D＞C＞A【答案】A【解析】①活潑性較強的金屬作原電池的負極，A、B用導線相連后，同時插入稀H2SO4中，A極為負極，則活動性：A＞B；②C、D用導線相連后，同時浸入稀硫酸中，電子由負極→導線→正極，電流方向與電子方向相反，電流由正極D→導線→負極C，則活動性：C＞D；③A、C相連后，同時浸入稀硫酸中，C極產(chǎn)生大量氣泡，說明C為原電池的正極，較不活潑，則活動性：A＞C；④B、D相連后，同時浸入稀H2SO4溶液中，D極發(fā)生氧化反應，說明D為原電池的負極，則活動性：D＞B；所以有：A＞C＞D＞B，A項正確。利用原電池原理比較A、B兩種金屬活潑性的方法：將A、B兩種金屬用導線連接后，插入到稀硫酸中，一段時間后，若觀察到A溶解，而B上有氣體放出，則說明A作負極，B作正極，即可以斷定金屬活潑性A>B。題型三加快反應速率【典例3】一定量的稀鹽酸跟過量鋅粉反應時，為了加快反應速率又不影響生成H2的總量，可采取的措施是()A．加入少量稀NaOH溶液B．加入少量CH3COONa固體C．加入少量NH4HSO4固體D．加入少量CuSO4溶液【答案】D【解析】A中加入NaOH溶液，消耗鹽酸，氫氣的生成量會減少，錯誤；B中加入CH3COO－會結合H＋，生成醋酸，減慢反應速率，錯誤；C中加入NH4HSO4固體，增加了H＋的量，生成的氫氣會增多，錯誤；D中加入少量CuSO4溶液，Zn置換出少量Cu附著在鋅表面，形成原電池可以加快反應速率，并且沒有影響氫氣的生成量，正確?！咀兪?】把符合題意的圖像填在橫線上(用A、B、C、D表示)。(1)將等質量的兩份鋅粉a、b分別加入過量的稀硫酸，同時向a中加入少量的CuSO4溶液，產(chǎn)生H2的體積V(L)與時間t(min)的關系是________。(2)將過量的兩份鋅粉a、b分別加入定量的稀硫酸，同時向a中加入少量的CuSO4溶液，產(chǎn)生H2的體積V(L)與時間t(min)的關系是________。(3)將(1)中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他條件不變，則圖像是________。【答案】(1)A(2)B(3)C【解析】(1)加入CuSO4溶液，Zn置換出Cu，形成原電池，加快反應速率，a中Zn減少，H2體積減??；(2)由于鋅粉過量，H2SO4定量，產(chǎn)生H2的體積一樣多；(3)當把CuSO4溶液改成CH3COONa溶液時，由于CH3COO－＋H＋CH3COOH，a中c(H＋)減小，反應速率減小，但產(chǎn)生H2的體積不變。改變Zn與H＋反應速率的方法(1)加入Cu或CuSO4，形成原電池，加快反應速率，加入Cu不影響Zn的量，但加入CuSO4，Zn的量減少，是否影響產(chǎn)生H2的量，應根據(jù)Zn、H＋的相對量多少進行判斷。(2)加入強堿弱酸鹽，由于弱酸根與H＋反應，使c(H＋)減小，反應速率減小，但不影響產(chǎn)生H2的總量。題型四設計原電池【典例3】依據(jù)氧化還原反應：2Ag+(aq)+Cu(s)=Cu2+(aq)+2Ag(s)設計的原電池如圖所示(鹽橋為盛有KNO3飽和溶液的瓊脂的U形管)。請回答下列問題：(1)電極X的材料是Cu；電解質Y是AgNO3(填化學式)。

(2)銀電極為電池的正極，其電極反應式為Ag++e=Ag。

(3)鹽橋中的NO3移向Cu(NO3)2溶液。

【答案】(1)CuAgNO3(2)正Ag++e=Ag

(3)Cu(NO3)2?！窘馕觥扛鶕?jù)反應原理：2Ag+(aq)+Cu(s)=q)+2Ag(s)可知，X應為銅電極，而Y應為硝酸銀溶液。由于反應中銅元素的化合價升高，而銀元素的化合價降低，則銀電極為正極，銅電極為負極?！咀兪?】如圖是某同學設計的一個簡易的原電池裝置，回答下列問題。(1)若a為鎂、b為CuCl2，則正極材料為____________，負極上的電極反應式為____________________。(2)若a為鎂、b為NaOH，則Mg極上發(fā)生________反應(填“氧化”或“還原”)，負極上的電極反應式為____________________。(3)若a為銅、b為濃硝酸，則電流的方向為________，正極上的電極反應式為________________________________________________________________________。(4)上述事實表明，確定原電池中電極的類型時，不僅要考慮電極材料本身的性質，還要考慮____________________?！敬鸢浮?1)AlMg－2e－=Mg2＋(2)還原Al－3e－＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O(3)鋁→銅2H＋＋NOeq\o\al(－,3)＋e－=H2O＋NO2↑(4)電解質的性質【解析】(1)鎂、鋁均能與CuCl2溶液反應，但鎂比鋁活潑，故鎂失去電子做負極。(2)鋁能與NaOH溶液反應而鎂不能，鋁做負極失去電子變成AlOeq\o\al(－,2)，電極反應式為Al－3e－＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O。(3)常溫下鋁在濃硝酸中發(fā)生鈍化，故銅失去電子做負極，正極上是NOeq\o\al(－,3)得到電子生成NO2。原電池設計步驟【基礎鞏固】1．下列裝置中能構成原電池的是()A． B． C． D．【答案】B【解析】A項，銅棒與鋅棒均不與酒精反應，且純酒精不導電，不能構成原電池，A項錯誤；B項，石墨與鋅棒在稀硫酸溶液中搭接的部分可以形成原電池，B項正確；C項，放置鋅棒與銅棒的兩個燒杯之間缺少鹽橋，溶液相互間不導電，不能構成原電池，C項錯誤；D項，石墨與稀硫酸不反應，電極相同，不能構成原電池，D項錯誤；故選B。2．在盛有稀硫酸的燒杯中放入用導線連接的鐵片和銅片，下列說法正確的是()A．鐵片上有氣泡逸出 B．電子通過導線由銅流向鐵C．溶液中H+向銅片移動 D．鐵片上發(fā)生氧化反應：Fe3e=Fe3+【答案】C【解析】該裝置中，F(xiàn)e比Cu易失電子，F(xiàn)e作負極、Cu作正極，負極上電極反應式為Fe2e=Fe2+，正極上電極反應式為2H++2e=H2↑，電子流入的電極是正極、流出的電極為負極。A項，銅是正極，正極上得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為2H++2e=H2↑，所以可觀察到氣泡產(chǎn)生，故A錯誤；B項，負極是電子流出的電極，電子通過導線由鐵流向銅，故B錯誤；C項，原電池中陽離子移向正極，則溶液中H+向銅片移動，故C正確；D項，鐵失電子而作負極，所以鐵片逐漸溶解，電極反應式為Fe2e=Fe2+，故D錯誤；故選C。3．有甲、乙兩個裝置，下列說法錯誤的是()A．甲、乙裝置中，Zn的質量均減小B．甲、乙裝置中，Cu上均有氣泡產(chǎn)生C．化學反應速率:乙>甲D．甲中H+移向Zn，乙中H+移向Cu【答案】B【解析】甲、乙裝置中鋅都失電子生成鋅離子進入溶液，所以鋅的質量均減小，A正確;甲裝置中，鋅和氫離子發(fā)生置換反應生成氫氣，所以鋅棒上產(chǎn)生氣泡，乙裝置構成原電池，氫離子在正極銅上得電子生成氫氣，B錯誤;甲不能構成原電池，乙能構成原電池，作原電池負極的金屬被腐蝕速率大于金屬直接和電解質溶液反應的速率，所以反應速率乙大于甲，C正確;甲中氫離子在鋅上得電子發(fā)生還原反應，乙中氫離子在銅上得電子發(fā)生還原反應，所以甲中H+移向Zn，乙中H+移向Cu，D正確。4．某實驗興趣小組以Zn和Cu為電極，稀硫酸為電解質溶液研究原電池，并對實驗進行了拓展，以下實驗記錄錯誤的是()A．銅片上有氣泡產(chǎn)生，鋅片逐漸溶解 B．電子在溶液中從Cu電極流向Zn電極C．把銅片換成石墨，實驗現(xiàn)象相同 D．把稀硫酸換成硫酸銅溶液，電流計指針依然偏轉【答案】B【解析】A項，銅片正極上會析出氫氣即有氣泡產(chǎn)生，負極鋅片逐漸溶解，故A不選；B項，電子不能經(jīng)過電解質，而是沿導線從負極流向正極，故B選；C項，把銅片換成石墨，仍具備原電池的構成條件，會產(chǎn)生電流，鋅做負極，石墨做正極，電極上生成氫氣，故C不選；D項，以Zn和Cu為電極，硫酸銅為電解質溶液，發(fā)生的氧化還原反應Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4，仍具備原電池的構成條件，可以形成原電池，會產(chǎn)生電流，故D不選；故選B。5．某化學興趣小組利用反應Zn＋2FeCl3ZnCl2＋2FeCl2，設計了如圖所示的原電池裝置，下列說法正確的是()A．Zn為負極，發(fā)生還原反應B．b電極反應式為2Fe3＋＋2e－2Fe2＋C．電子流動方向是a電極→FeCl3溶液→b電極D．電池的正極材料可以選用石墨、鉑電極，也可以用銅【答案】D【解析】根據(jù)Cl－的移動方向可知，b電極為負極，a電極為正極，根據(jù)電池反應式可知，Zn發(fā)生失電子的氧化反應，即b電極反應式為Zn－2e－Zn2＋，A、B項錯誤；電子流動方向是b電極→導線→a電極，C項錯誤；正極材料的活潑性應比負極材料弱，D項正確。6．如圖所示裝置中，電流表G指針發(fā)生偏轉，同時Y極逐漸變粗，X極逐漸變細。下列判斷正確的是()A．X是Zn，Y是Cu，Z為H2SO4溶液B．X是Cu，Y是Zn，Z為H2SO4溶液C．X是Zn，Y是Cu，Z為酒精溶液D．X是Zn，Y是Cu，Z為CuSO4溶液【答案】D【解析】該原電池中，Y極逐漸變粗，X極逐漸變細，說明X作負極，Y作正極，X的活潑性必須大于Y的活潑性，所以排除B選項；酒精是非電解質，不能形成原電池，排除選項C；Y極逐漸變粗，說明Y極有金屬析出，A選項析出氫氣不是金屬，D選項析出金屬銅，所以D符合題意。故選D。7．已知Ag+的氧化性強于Co2+的氧化性，則關于下圖所示原電池裝置的說法中，正確的是()A．Co電極是原電池的正極B．鹽橋中可填充KCl飽和溶液與瓊脂的混合物C．該原電池的正極反應式為Ag++e=AgD．鹽橋中的電解質陰離子向右側燒杯移動【答案】C【解析】A項，因為Ag+的氧化性強于Co2+的氧化性，故Co比Ag易失電子，故Co電極為負極，Ag電極為正極，A錯誤；B項，本裝置的銀半電池中離子為Ag+，若鹽橋中填充KCl飽和溶液與瓊脂的混合物，則Ag+與Cl反應生成AgCl沉淀，因此鹽橋中不可填充KCl飽和溶液與瓊脂的混合物，B錯誤；C項，由分析可知，銀電極為正極，正極反應式為：Ag++e=Ag，C正確；D項，原電池中陰離子移向負極，即陰離子向左側燒杯移動，D錯誤；故選C。8．課堂學習中，同學們利用鋁條、鋅片、銅片、導線、電流計、橙汁、燒杯等用品探究原電池的組成。下列結論錯誤的是()A．原電池是將化學能轉化成電能的裝置B．原電池由電極、電解質溶液和導線等組成C．圖中電極a為鋁條、電極b為鋅片時，導線中會產(chǎn)生電流D．圖中電極a為鋅片、電極b為銅片時，電子由銅片通過導線流向鋅片【答案】D【解析】原電池是將化學能轉化成電能的裝置，A正確；原電池由電極、電解質溶液和導線等組成，B正確；圖中電極a為鋁條、電極b為鋅片時，構成原電池，導線中會產(chǎn)生電流，C正確；圖中電極a為鋅片、電極b為銅片時，鋅片作負極，電子由鋅片通過導線流向銅片，D錯誤。9．研究小組進行如下表所示的原電池實驗:實驗編號①②實驗裝置實驗現(xiàn)象連接好裝置5分鐘后，靈敏電流計指針向左偏轉，兩側銅片表面均無明顯現(xiàn)象連接好裝置。開始時左側鐵片表面持續(xù)產(chǎn)生氣泡，5分鐘后，靈敏電流計指針向右偏轉，右側鐵片表面無明顯現(xiàn)象下列關于該實驗的敘述中，正確的是()A．兩裝置的鹽橋中，陽離子均向右側移動B．實驗①中，左側的銅被腐蝕C．實驗②中，連接裝置5分鐘后，左側電極的電極反應式為：2H＋+2e－=H2↑D．實驗①和實驗②中，均有O2得電子的反應發(fā)生【答案】D【解析】A項，①電子移動的方向從負極流向正極，即左側銅為正極，右側銅為負極，根據(jù)原電池工作原理，陽離子向正極移動，即向左側移動，②5min后，靈敏電流計指針向右偏轉，說明左側鐵作負極，右側鐵作正極，根據(jù)原電池的工作原理，陽離子向正極移動，即向右側移動，A項錯誤；B項，根據(jù)A選項分析，實驗①中左側銅沒有被腐蝕，右側銅被腐蝕，B項錯誤；C項，實驗②中連接好裝置，5分鐘后，靈敏電流計指針向右偏轉，說明左側鐵作負極，右側鐵作正極，即左側電極反應式為Fe－2e－=Fe2＋，C項錯誤；D項，實驗①左側電極反應式為O2＋4H＋＋4e－=2H2O，實驗②5min后，右側鐵片電極反應式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，均是吸氧腐蝕，D項正確。10．銅鋅原電池為電化學建構認識模型奠定了重要的基礎，懂得原理才能真正做到舉一反三，應用到其他復雜的電池分析中。鹽橋中裝有瓊脂凝膠，內含氯化鉀。下面兩種原電池說法錯誤的是()A．原電池Ⅰ和Ⅱ的反應原理都是Zn+Cu2+=Zn2++CuB．電池工作時，導線中電子流向為Zn→CuC．正極反應為Zn2e=Zn2+，發(fā)生還原反應D．電池工作時，鹽橋中的K+向右側燒杯移動，Cl向左側燒杯移動【答案】C【解析】在原電池中，若兩金屬做電極，一般活潑金屬做負極，不活潑金屬做正極。Ⅰ和Ⅱ兩個原電池裝置中，都是鋅做負極，銅做正極。A項，原電池Ⅰ和Ⅱ中，Zn為負極，Cu為正極，CuSO4為電解質溶液，工作原理都是Zn+Cu2+=Zn2++Cu，故A正確；B項，在原電池中，負極鋅失去電子，經(jīng)外電路流向正極銅，故B正確；C項，正極反應為Cu2++2e=Cu，發(fā)生還原反應，故C錯誤；D項，在原電池內部，陽離子移向正極，陰離子移向負極，裝置Ⅱ中，右側燒杯中的銅為正極，左側燒杯中的鋅為負極，所以鹽橋中的K+向右側燒杯移動，Cl向左側燒杯移動，故D正確；故選C。11．如圖為發(fā)光二極管連接檸檬電池裝置，下列說法不正確的是()A．負極的電極反應為：Fe－2e－=Fe2+B．電子由Fe環(huán)經(jīng)導線流向發(fā)光二極管C．銅線作為檸檬電池的正極D．可將檸檬替換成盛裝酒精溶液的裝置【答案】D【解析】A項，F(xiàn)e作負極失電子，發(fā)生Fe－2e－=Fe2+，A正確；B項，F(xiàn)e作負極，Cu作正極，電子流向為Fe→發(fā)光二極管→Cu，B正確；C項，結合B可知，Cu作正極，C正確；D項，酒精是非電解質，不能作電解質溶液形成原電池，D錯誤。故選D。12．如圖是某同學設計的原電池裝置，下列敘述中正確的是()A．電極Ⅰ上發(fā)生還原反應，作原電池的負極B．該原電池的總反應為2Fe3+＋Cu=Cu2+＋2Fe2+C．電極Ⅱ的電極反應為Cu2+＋2e=CuD．鹽橋中裝有含瓊膠的氯化鉀飽和溶液，其作用是傳遞電子【答案】B【解析】在該原電池中，存在自發(fā)的氧化還原反應2Fe3+＋Cu=Cu2+＋2Fe2+，故電極Ⅱ是負極，電極反應式為Cu2e=Cu2+，電極Ⅰ是正極，電極反應式為Fe3+＋e=Fe2+。A項，電極Ⅰ上發(fā)生還原反應，作原電池的正極，故A錯誤；B項，該原電池的總反應為2Fe3+＋Cu=Cu2+＋2Fe2+，故B正確；C項，電極Ⅱ的電極反應為Cu2e=Cu2+，故C錯誤；D項，鹽橋中裝有含瓊膠的氯化鉀飽和溶液，其作用是傳遞陰、陽離子，而不是電子，故D錯誤；故選B。13．銅鋅原電池如圖所示，電解質溶液為硫酸銅。下列說法錯誤的是()A．鋅電極將逐漸被腐蝕B．銅電極為正極，發(fā)生氧化反應C．銅電極上的反應為：Cu2++2e=CuD．電子從鋅電極經(jīng)過導線流向銅電極【答案】B【解析】A項，鋅為原電池的負極，電極反應為：Zn2e=Zn2+，逐漸被腐蝕，A正確；B項，銅電極為原電池的正極，得到電子，發(fā)生還原反應，B錯誤；C項，銅電極為原電池的正極，得到電子，發(fā)生還原反應，電極反應式為：Cu2++2e=Cu，C正確；D項，電子從負極經(jīng)過導線流向正極，所以電子從鋅電極經(jīng)過導線流向銅電極，D正確；故選B。14．鹽水小汽車是一款神奇的玩具，只要在小汽車尾部動力部位加幾滴NaCl溶液，小汽車就可以跑動起來，其電池結構如下圖：下列關于該電池的說法中不正確的是()A．該電池工作時，化學能轉化為電能B．鋅為電池的負極，石墨為電池的正極C．正極的電極反應為：O2+2H2O＋4e－=4OHD．電解質溶液中Na+向鋅片方向運動【答案】D【解析】A項，該電池工作時，構成原電池將化學能轉化為電能，A正確；B項，鋅活動性較強失去發(fā)生氧化反應，為電池的負極；石墨為電池的正極，B正確；C項，空氣中氧氣在正極得到電子發(fā)生還原反應，電極反應為：O2+2H2O＋4e－=4OH，C正確；D項，原電池中陽離子向正極運動，故電解質溶液中Na+向石墨方向運動，D錯誤；故選D。15．某原電池裝置示意圖如圖所示，下列有關該原電池的說法正確的是()A．鋅片是正極，鐵片是負極B．鋅片上發(fā)生的電極反應：2H++2e=H2↑C．電子由鐵電極經(jīng)導線流向鋅電極D．如果將鋅片換成銅片，電路中的電流方向改變【答案】D【解析】A項，Zn易失電子作負極、Fe作正極，故A錯誤；B項，鐵片上電極反應式為2H++2e=H2↑，故B錯誤；C．電子從鋅電極沿導線流向鐵電極，故C錯誤；D項，Zn作負極、Fe作正極時，電流從Fe沿導線流向Zn，如果將鋅片換成Cu，F(xiàn)e是負極、Cu是正極，則電流從Cu流向Fe，所以電路中的電流方向將會改變，故D正確；故選D。16．用如圖所示裝置探究原電池的工作原理，下列說法正確的是()A．甲圖中正極上發(fā)生的反應為：2H++2e=H2↑B．乙圖中鋅片變細，銅棒變粗C．丙圖中Zn片上發(fā)生還原反應，溶液中的Cu2+向銅電極移動D．若乙圖與丙圖中鋅片減輕的質量相等，則兩裝置中還原產(chǎn)物的質量比為【答案】D【解析】A項，甲圖沒有形成完整的回路，不能形成原電池，A項錯誤；B項，乙圖中活潑金屬鋅作負極，發(fā)生氧化反應，電極反應為：Zn2e=Zn2+，銅為正極，電極反應為：2H++2e=H2↑，所以鋅片變細，銅棒不變，B項錯誤；C項，丙圖中構成原電池，活潑金屬鋅作負極，發(fā)生氧化反應，銅為正極，溶液中的Cu2+向正極移動，C項錯誤；D項，乙圖與丙圖中負極反應相同，都為Zn2e=Zn2+，乙圖與丙圖中正極上的反應分別為：2H++2e=H2↑、Cu2++2e=Cu，若乙圖與丙圖鋅片減輕的質量相等，即失去電子的物質的量相等，依據(jù)電子守恒計算乙圖與丙圖中還原產(chǎn)物的質量比2：64=1：32，D項正確；故選D。17．圖甲和圖乙均是雙液原電池裝置。下列說法不正確的是()A．甲中電池總反應的離子方程式為Cd(s)＋Co2＋(aq)Co(s)＋Cd2＋(aq)B．反應2Ag(s)＋Cd2＋(aq)Cd(s)＋2Ag＋(aq)能夠發(fā)生C．鹽橋的作用是形成閉合回路，并使兩邊溶液保持電中性D．乙中有1mol電子通過外電路時，正極有108gAg析出【答案】B【解析】由甲可知Cd的活動性強于Co，由乙可知Co的活動性強于Ag，即Cd的活動性強于Ag，故Ag不能置換出Cd，B項錯誤。18．某水處理劑由納米鐵粉附著在多孔炭粉的表面復合而成，利用原電池原理處理弱酸性廢水中的NO3時，其表面發(fā)生如圖所示反應。下列說法正確的是A．電池工作時，H+向負極移動B．正極附近溶液的酸性增強C．負極的電極反應式為Fe3e=Fe3+D．與單獨使用納米鐵粉相比，該水處理劑能加快NO3的去除速率【答案】D【解析】納米鐵粉作負極，F(xiàn)e2e=Fe2+，硝酸根離子在正極上得電子還原成銨離子NO3+10H++8e=NH4++3H2O。A項，電池工作時，H+向正極移動，故A錯誤；B項，硝酸根離子在正極上得電子還原成銨離子NO3+10H++8e=NH4++3H2O，正極附近溶液的酸性減弱，故B錯誤；C項，負極的電極反應式為Fe2e=Fe2+，故C錯誤；D項，利用原電池原理，加快反應速率，與單獨使用納米鐵粉相比，該水處理劑能加快NO3的去除速率，故D正確；故選D?！九鄡?yōu)競賽】19．依據(jù)氧化還原反應：2Ag＋(aq)＋Cu(s)=Cu2＋(aq)＋2Ag(s)設計的原電池如圖所示(鹽橋為盛有KNO3瓊脂的U形管)。

請回答下列問題：(1)電極X的材料是___________，其電極反應式為___________。(2)電解質溶液Y是___________(填化學式)，銀電極為電池的___________極。(3)鹽橋中的NO3移向___________(填“左燒杯”或“右燒杯”)。【答案】(1)CuCu2e=Cu2+(2)AgNO3正極(3)左燒杯【解析】(1)由圖可知，左邊半電池中是硝酸銅溶液，右邊半電池中電極是銀，則可判斷左邊半電池中的電極材料X是Cu，其電極反應式為Cu2e=Cu2+。(2)右邊半電池中電極是銀，則右邊的半電池中Y是AgNO3溶液，根據(jù)電池反應式，可知銀電極為電池的正極。(3)左邊半電池在放電過程中，溶液中產(chǎn)生大量的銅離子，則鹽橋中的NO3離子移向左燒杯中和過量的正電荷。20．某實驗小組自制如圖水果電池，探究影響電池效果的因素有哪些，制成記錄表格如下：序號電極電極距離(cm)水果種類電流表(μA)①Cu—Al西紅柿②Cu—Fe西紅柿③Al—Al西紅柿0④Cu—Al檸檬⑤Cu—Al檸檬(1)水果電池中，水果的作用是___________。(2)實驗①②③的目的是探究___________。對比實驗①②③得出的結論是___________。(3)欲得出水果種類對電池效果有影響的結論，需要對比實驗___________(填實驗序號)。(4)如果將實驗裝置中的水果換成CuSO4溶液，電極材料用Cu和Al組成原電池。則負極上電極反應式：___________；正極的現(xiàn)象是___________；原電池總離子方程式：___________?！敬鸢浮?1)作(提供)電解質溶液(2)電極材料對電池效果(或電流)的影響在其他條件相同時，電極材料活潑性相差越大，電池效果越好(3)①④(4)Al3e=Al3+銅電極上有紅色物質附著(或銅電極變粗)2Al+3Cu2+=2Al3++3Cu【解析】(1)水果中含有電解質溶液，則水果電池中，水果的作用是作(提供)電解質溶液。(2)實驗①②③中，電極距離和水果種類相同，只有電極材料不同，而電流計的示數(shù)不同，由此可知這三個實驗進行對比探究了電極材料對電池效果(或電流)的影響，依據(jù)實驗現(xiàn)象可得出在其他條件相同時，電極材料活潑性相差越大，電池效果越好；(3)欲得出“水果種類對電池效果有影響”的結論，就需要選擇其他條件相同，只有水果種類不同的實驗進行對比，如實驗①和實驗④；故填：①④；(4)鋁是活潑金屬，銅是不活潑的金屬，如果將實驗裝置中的水果換成CuSO4溶液，電極材料用Cu和Al組成原電池，則負極是鋁，銅是正極，負極上電極反應式為Al3e=Al3+，銅離子在正極放電析出銅，因此正極的現(xiàn)象是銅電極上有紅色物質附著(或銅電極變粗)，原電池總離子反應方程式為2Al+3Cu2+=2Al3++3Cu。21．某?；瘜W研究性學習小組欲設計實驗驗證Fe、Cu的金屬活動性，他們提出了以下兩種方案。請你幫助他們完成有關實驗項目：方案Ⅰ：有人提出將大小相等的鐵片和銅片，分別同時放入稀硫酸(或稀鹽酸)中，觀察產(chǎn)生氣泡的快慢，據(jù)此確定它們的活動性。該原理的離子方程式為________________________。方案Ⅱ：有人利用Fe、Cu作電極設計成原電池，以確定它們的活動性。試在下面的方框內畫出原電池裝置圖，標出原電池的電極材料和電解質溶液，并寫出電極反應式。正極：__________________________；負極：_________________________。方案Ⅲ：結合你所學的知識，幫助他們再設計一個驗證Fe、Cu活動性的簡單實驗方案(與方案Ⅰ、Ⅱ不能雷同)：___________________________，用離子方程式表示其反應原理：_____________________________?！敬鸢浮糠桨涪瘢篎e＋2H＋=Fe2＋＋H2↑方案Ⅱ：2H＋＋2e－=H2↑(或Cu2＋＋2e－=Cu)Fe－2e－=Fe2＋方案Ⅲ：把一個光潔的鐵片插入CuSO4溶液中，觀察現(xiàn)象Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu【解析】方案Ⅰ：鐵可以和稀硫酸(或稀鹽酸)反應生成H2，而Cu在金屬活動性順序表中位于H的后面，不能置換出酸中的H。方案Ⅱ：利用原電池原理證明金屬活動性Fe>Cu，可以把鐵片作為原電池的負極，銅片作為原電池的正極，稀硫酸作電解質溶液，按要求組成閉合回路，畫出裝置圖，并寫出相應的電極反應式。也可以設計鹽橋組成原電池。方案Ⅲ：可以利用金屬與鹽溶液的置換反應驗證金屬的活動性。把鐵片插入CuSO4溶液中，觀察現(xiàn)象。22．某研究性學習小組根據(jù)反應2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4=2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O設計如下原電池，其中甲、乙兩燒杯中各物質的物質的量濃度均為1mol·L－1，溶液的體積均為200mL，鹽橋中裝有飽和K2SO4溶液?；卮鹣铝袉栴}：(1)此原電池的正極是石墨__________(填“a”或“b”)，發(fā)生________反應。(2)電池工作時，鹽橋中的SOeq\o\al(2－,4)移向________(填“甲”或“乙”)燒杯。(3)兩燒杯中的電極反應式分別為甲________________；乙______________。(4)若不考慮溶液的體積變化，MnSO4濃度變?yōu)?.5mol·L－1，則反應中轉移的電子為________mol?！敬鸢浮?1)a還原