第24講原電池的工作原理（教師版）高二化學(xué)講義（人教2019選擇性必修1）

第24講第24講原電池的工作原理知識(shí)導(dǎo)航知識(shí)導(dǎo)航知識(shí)精講知識(shí)精講實(shí)驗(yàn)探究——鋅銅原電池實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)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(wú)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(gè)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(gè)不同的區(qū)域進(jìn)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(jìn)行的氧化還原反應(yīng)；（2）兩個(gè)活動(dòng)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。【答案】失去氧化得到還原二、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(dòng)方向由極經(jīng)導(dǎo)線流向極（電流方向相反）。離子移動(dòng)方向陽(yáng)離子向極移動(dòng)，陰離子向極移動(dòng)?！敬鸢浮縕n2eZn2+2H++2eH2↑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。四、原電池的應(yīng)用1．比較金屬活動(dòng)性兩種金屬分別作原電池的兩極時(shí)，一般作負(fù)極的金屬比正極的金屬活潑。2．加快氧化還原反應(yīng)的速率一個(gè)氧化還原反應(yīng)，構(gòu)成原電池時(shí)的反應(yīng)速率比直接接觸的反應(yīng)速率快。3．設(shè)計(jì)原電池理論上，任何一個(gè)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，都可以設(shè)計(jì)成原電池。利用原電池原理設(shè)計(jì)和制造原電池，可以將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練題型一：原電池的工作原理 【例1】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(shuō)法正確的是A．閉合K，電子通過(guò)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(gè)電子通過(guò)時(shí)，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(guò)導(dǎo)線移到碳棒上，故A錯(cuò)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(cuò)誤；C．閉合K，當(dāng)電路中有0.3NA個(gè)電子通過(guò)時(shí)，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(cuò)誤；故選C。【變12】如圖所示是和形成的原電池，某實(shí)驗(yàn)興趣小組做完實(shí)驗(yàn)后，在讀書卡上的記錄如下。則卡片上的描述合理的是，實(shí)驗(yàn)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(dòng)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

Zn2e=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(dòng)?！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(dòng)，Zn為負(fù)極，則向Zn極移動(dòng)，故③錯(cuò)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(yùn)動(dòng)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(cuò)誤；⑥根據(jù)分析，負(fù)極反應(yīng)式:Zn2e=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(cuò)誤；綜上所述①②④正確，故選A?！咀?】控制適合的條件，將反應(yīng)2Fe3＋＋2I2Fe2＋＋I(xiàn)2設(shè)計(jì)成如下圖所示的原電池。下列判斷錯(cuò)誤的是A．反應(yīng)開始時(shí)，甲中的石墨電極為正極B．反應(yīng)開始時(shí)，乙中的石墨電極上I發(fā)生氧化反應(yīng)C．電流計(jì)讀數(shù)為零時(shí)，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)D．電流計(jì)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＋＋2I2Fe2＋＋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2I2e=I2，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)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(shí)，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(shí)，乙中的石墨上I失電子發(fā)生氧化反應(yīng)為負(fù)極，即2I2e=I2，故B正確；C．電流計(jì)讀數(shù)為零時(shí)，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(jìn)行，沒有停止，故C正確；D．電流計(jì)讀數(shù)為零后，在甲中溶入FeCl2固體，平衡逆向移動(dòng)，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(cuò)誤；答案為D。題型二：帶離子交換膜的原電池【例3】利用反應(yīng)構(gòu)成的電池，既能實(shí)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(shuō)法不正確的是A．電流從右側(cè)電極經(jīng)過(guò)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(shí)，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2NH36e+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(shí)，電子由負(fù)極A電極經(jīng)過(guò)負(fù)載流向正極，據(jù)此分析解題?！驹斀狻緼．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(guò)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，2NH36e+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(shí)，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2NH36e+6OH=N2+6H2O，D錯(cuò)誤；故答案為：D?！咀?2】根據(jù)反應(yīng)2Ag+Cl2=2AgCl設(shè)計(jì)的一種原電池的裝置如圖。下列說(shuō)法正確的是A．負(fù)極反應(yīng)為Cl2+2e－=2Cl－B．放電時(shí)，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(shí)，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Age+Cl=AgCl，故A錯(cuò)誤；B．放電時(shí)，交換膜右側(cè)的氯離子向左側(cè)移動(dòng)，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(cuò)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(shí)，當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01mole?時(shí)，交換膜右側(cè)會(huì)有0.01mol氯離子通過(guò)陰離子交換膜向左側(cè)移動(dòng)，同時(shí)會(huì)有0.01molAg失去0.01mol電子生成銀離子，銀離子會(huì)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(cuò)誤；故答案為：C。題型三：原電池的應(yīng)用【例4】有abcd四個(gè)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(dòng)性順序是實(shí)驗(yàn)裝置部分實(shí)驗(yàn)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(wú)變化d極溶解，c極有氣體產(chǎn)生電流計(jì)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(lái)說(shuō)，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(dòng)性a>b；b極有氣體產(chǎn)生，c極無(wú)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(dòng)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(dòng)性d>c；電流計(jì)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(dòng)性d>a；綜合以上分析，金屬活動(dòng)性d>a>b>c，C滿足題意；故選C。【例5】3.25g鋅與100mL1mol·L1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·L1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(guò)量，反應(yīng)放出H2要以不足量的Zn為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)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(qiáng)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(xiàng)是A。【變6】設(shè)計(jì)原電池裝置證明Fe3＋的氧化性比Cu2＋強(qiáng)。（1）寫出能說(shuō)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(jì)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）Cu2e=Cu2＋2Fe3＋＋2e=2Fe2＋（3）【分析】（1）Fe3+具有強(qiáng)氧化性，會(huì)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(jì)為原電池，負(fù)極反應(yīng)式為：Cu2e=Cu2＋；正極反應(yīng)式為：2Fe3＋＋2e=2Fe2＋。（3）①若將上述反應(yīng)設(shè)計(jì)為原電池，Cu為負(fù)極，活動(dòng)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(jì)為原電池，Cu為負(fù)極，活動(dòng)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8】某研究性學(xué)習(xí)小組根據(jù)反應(yīng)設(shè)計(jì)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?；卮鹣铝袉栴}：（1）此原電池的負(fù)極是石墨_____(填“a”或“b”)，電池工作時(shí)，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)椋瑒t反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子為_______mol?！敬鸢浮浚?）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(shí)，陰離子硫酸根離子向負(fù)極移動(dòng)，即向乙燒杯移動(dòng)，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(shí)，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。提分特訓(xùn)提分特訓(xùn)【題1】下圖為番茄電池裝置示意圖，下列說(shuō)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(guò)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?！驹斀狻緼．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(cuò)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Zn2e=Zn2+，鋅片質(zhì)量會(huì)減少，故B錯(cuò)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(cuò)誤；故選C?！绢}2】下列關(guān)于下圖裝置(該鹽橋?yàn)楹琄NO3的瓊脂)的說(shuō)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Cu2e=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(cuò)誤；B．

銅電極是負(fù)極，發(fā)生的反應(yīng)為Cu2e=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(cuò)誤；D．

原電池中，陰離子移動(dòng)向負(fù)極，則鹽橋中的陰離子會(huì)進(jìn)入硫酸銅溶液，故D錯(cuò)誤；故選B?！绢}4】利用反應(yīng)NO2+NH3→N2+H2O(未配平)消除NO2的簡(jiǎn)易裝置如圖所示。下列說(shuō)法正確的是A．a(chǎn)電極反應(yīng)式是2NH36e+6OH=N2+6H2OB．消耗4.48LNH3時(shí)，被消除的NO2的物質(zhì)的量為0.15molC．若離子交換膜是陽(yáng)離子交換摸，裝置右室中溶液的堿性減弱D．整個(gè)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：2NH36e+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(jì)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(cuò)誤；C．原電池工作時(shí)，正極b反應(yīng)式為：2NO2+8e+4H2O=8OH+N2，若離子交換膜是陽(yáng)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(qiáng)，C錯(cuò)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(cuò)誤；故合理選項(xiàng)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】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：___________。【答案】Cu2e=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：Cu2e=Cu2＋；正極反應(yīng)式：4H＋＋2NO＋2e=2H2O＋2NO2↑電池反應(yīng)式：Cu＋4H＋＋2NO=Cu2＋＋2H2O＋2NO2↑。【題8】反應(yīng)Fe+H2SO4=FeSO4+H2，請(qǐng)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(jì)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(shí)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(shí)驗(yàn)后同學(xué)們經(jīng)過(guò)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(jì)成原電池。下列化學(xué)反應(yīng)在理論上可以設(shè)計(jì)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(gè)反應(yīng)設(shè)計(jì)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）DPb2e+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(hù)膜，阻止反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)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(jì)成原電池，則鐵電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為：Fe2e=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(wú)色氣泡產(chǎn)生，原電池工作時(shí)陽(yáng)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(dòng)形成電流的，故理論上任何一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)均可以設(shè)計(jì)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(jià)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(jià)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(jià)發(fā)生了變化，但是該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，故不能設(shè)計(jì)成原電池，C不合題意；D．Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O反應(yīng)中Pb的化合價(jià)發(fā)生改變，且能夠自發(fā)進(jìn)行，可以設(shè)計(jì)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(jià)升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，故該電池負(fù)極反應(yīng)為：Pb2e+SO=PbSO4，故答案為：D；Pb2e+SO=PbSO4；提分作業(yè)提分作業(yè)【練1】化學(xué)電源應(yīng)用廣泛。某原電池裝置如圖所示，下列說(shuō)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(shí)間后溶液的c(H+)不變【答案】A【詳解】A．鋅比銅活潑，作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故A正確；B．銅作正極，電極上有氫氣產(chǎn)生：2H++2e=H2↑，故B錯(cuò)誤；C．電子由負(fù)極流向正極，即從鋅電極經(jīng)導(dǎo)線流向銅電極，故C錯(cuò)誤；D．原電池工作一段時(shí)間后，正極反應(yīng)為：2H++2e=H2↑，則溶液的c(H+)變小，故D錯(cuò)誤。故選A?！揪?】關(guān)于如圖所示的原電池，下列說(shuō)法正確的是A．鹽橋中的陽(yáng)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(huì)偏轉(zhuǎn)，鋅電極在反應(yīng)后質(zhì)量減少【答案】A【分析】原電池中，較活潑金屬作負(fù)極，作負(fù)極，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，作正極，得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極電極反應(yīng)為：，正極電極反應(yīng)為：，電子從負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極，鹽橋中陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)。【詳解】A．鹽橋中陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，所以鹽橋中的陽(yáng)離子向硫酸銅溶液中遷移，A正確；B．鹽橋中是離子導(dǎo)體、采用離子導(dǎo)體聯(lián)通2個(gè)半電池構(gòu)成閉合回路，銅是金屬導(dǎo)體，不可以用銅導(dǎo)線替代圖中的鹽橋，B錯(cuò)誤；C．作正極，發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)是，C錯(cuò)誤；D．取出鹽橋后，取出鹽橋后，不是閉合回路，沒有電流產(chǎn)生，電流表不會(huì)偏轉(zhuǎn)，D錯(cuò)誤；答案選A。【練3】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【答案】A【詳解】在檸檬水果電池中，外電路上的電子從電極Y流向電極X，說(shuō)明Y是負(fù)極，X是正極，Y的活動(dòng)性比X強(qiáng)。根據(jù)金屬活動(dòng)性順序表，可知活動(dòng)性：Zn＞Cu＞Ag，石墨是非金屬單質(zhì)，失去電子能力比金屬弱，因此若X為鉛電極，則Y應(yīng)該是活動(dòng)性比鉛強(qiáng)的金屬鋅，故合理選項(xiàng)是A?！揪?】鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò)，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(shí)間后，甲池的c(SO42C．電池工作一段時(shí)間后，乙池溶液的總質(zhì)量增加D．陰離子、陽(yáng)離子分別通過(guò)交換膜向負(fù)極和正極移動(dòng)，保持溶液中電荷平衡【答案】C【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(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖所示：則四種金屬的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)椋ǎ〢．Z＞Y＞X＞W(wǎng) B．Z＞X＞Y＞W(wǎng)C．Z＞Y＞W(wǎng)＞X D．Y＞Z＞X＞W(wǎng)【答案】A【練6】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)