第24講-原電池的工作原理(學生版)

第24講第24講原電池的工作原理知識導航知識導航知識精講知識精講實驗探究——鋅銅原電池實驗裝置實驗裝置實驗操作實驗現(xiàn)象實驗結(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，銅片上無現(xiàn)象裝置中有電流產(chǎn)生，化學能轉(zhuǎn)化為電能用導線連接鋅片和銅片銅片上有氣泡冒出用導線在鋅片和銅片之間串聯(lián)一個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：原電池是將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。2．本質(zhì)：氧化反應和還原反應分別在兩個不同的區(qū)域進行。3．電極：（1）負極：________電子，發(fā)生________反應； （2）正極：________電子，發(fā)生________反應。4．構(gòu)成原電池的條件：（1）自發(fā)進行的氧化還原反應；（2）兩個活動性不同的電極；（3）電解質(zhì)溶液（或熔融電解質(zhì)）；（4）形成閉合回路。二、鋅銅原電池的工作原理工作原理（反應方程式）負極（Zn）正極（Cu）總反應離子方程式：。電子移動方向由極經(jīng)導線流向極（電流方向相反）。離子移動方向陽離子向極移動，陰離子向極移動。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，減少電流的衰減，提高原電池的工作效率。四、原電池的應用1．比較金屬活動性兩種金屬分別作原電池的兩極時，一般作負極的金屬比正極的金屬活潑。2．加快氧化還原反應的速率一個氧化還原反應，構(gòu)成原電池時的反應速率比直接接觸的反應速率快。3．設計原電池理論上，任何一個自發(fā)的氧化還原反應，都可以設計成原電池。利用原電池原理設計和制造原電池，可以將化學能直接轉(zhuǎn)化為電能。對點訓練對點訓練題型一：原電池的工作原理 【變1-1】（2021·大安市第一中學校高二開學考試）原電池構(gòu)成是有條件的，關于如圖所示裝置的敘述，錯誤的是A．Cu是負極，其質(zhì)量逐漸減小 B．H+向鐵電極移動C．Cu片上有紅棕色氣體產(chǎn)生 D．Fe電極上發(fā)生還原反應【例2】（2021·內(nèi)蒙古通遼實驗中學高二期末）銅鋅電池原理如圖所示，下列說法正確的是A．b電極反應式為Cu2＋＋2e-=CuB．鹽橋中K＋移向a電極C．a(chǎn)電極發(fā)生還原反應D．電子由Zn電極流出，經(jīng)鹽橋溶液流向b電極【變2】（2020·河北石家莊一中高二月考）控制適合的條件，將反應2Fe3＋＋2I-2Fe2＋＋I2設計成如下圖所示的原電池。下列判斷錯誤的是A．反應開始時，甲中的石墨電極為正極B．反應開始時，乙中的石墨電極上I-發(fā)生氧化反應C．電流計讀數(shù)為零時，反應達到化學平衡狀態(tài)D．電流計讀數(shù)為零后，在甲中溶入FeCl2固體，乙中的石墨電極為負極題型二：帶離子交換膜的原電池【變3-2】（2019·湖南益陽市·）根據(jù)反應2Ag+Cl2=2AgCl設計的一種原電池的裝置如圖。下列說法正確的是A．負極反應為Cl2+2e－=2Cl－B．放電時，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．當電路中有0.01mole-轉(zhuǎn)移時，交換膜左側(cè)溶液中約減少0.02mol離子題型三：原電池的應用【例5】（2021·河北張家口·高二期末）3.25g鋅與100mL1mol·L-1的稀硫酸反應，為了加快反應速率而不改變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?！咀?】（2021·全國）設計原電池裝置證明Fe3＋的氧化性比Cu2＋強。（1）寫出能說明氧化性Fe3＋大于Cu2＋的離子方程式：___________。（2）若要將上述反應設計成原電池，電極反應式分別是：①負極：___________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含鹽橋題型四：原電池綜合考查【例8】（2021·全國高二專題練習）某研究性學習小組根據(jù)反應設計如圖原電池，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。

回答下列問題：（1）此原電池的負極是石墨_____(填“a”或“b”)，電池工作時，鹽橋中的移向_____(填“甲”或“乙”)燒杯。（2）正極反應式為：_______。（3）若不考慮溶液的體積變化，濃度變?yōu)?，則反應中轉(zhuǎn)移的電子為_______mol。提分特訓提分特訓【題1】（2018·山東）下圖為番茄電池裝置示意圖，下列說法正確的是A．銅片上發(fā)生氧化反應 B．鋅片質(zhì)量減小，發(fā)生還原反應C．電子由鋅片通過導線流向銅片 D．該裝置可將電能轉(zhuǎn)化為化學能【題2】（2021·天臺縣育才中學高二月考）下列關于下圖裝置(該鹽橋為含KNO3的瓊脂)的說法正確的是A．銀電極是負極B．銅電極上發(fā)生的反應為Cu-2e-=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【題3】（2021·河南洛陽·高二期末）用陰離子交換膜控制電解液中OH-的濃度制備納米Cu2O，反應為2Cu+H2OCu2O+H2裝置如圖，下列說法中正確的是A．電解時Cl-通過交換膜向Ti極移動B．陽極的電極反應式：2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2OC．陰極OH-放電，有O2生成D．Ti電極上生成的氣體和Cu電極上生成的固體的物質(zhì)的量之比為2：1【題4】（2021·浮梁縣第一中學高二月考）利用反應NO2+NH3→N2+H2O(未配平)消除NO2的簡易裝置如圖所示。下列說法正確的是A．a(chǎn)電極反應式是2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2OB．消耗4.48LNH3時，被消除的NO2的物質(zhì)的量為0.15molC．若離子交換膜是陽離子交換摸，裝置右室中溶液的堿性減弱D．整個裝置中NaOH的物質(zhì)的量不斷減少【題5】欲提高Cu粉與1.2mol/L的HNO3溶液的反應速度，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）【題6】（2021·全國）寫出Fe和-Cu-、濃硝酸構(gòu)成的原電池的電極反應式及電池反應式。負極反應式：___________；正極反應式：___________。電池反應式：___________?！绢}7】（2021·浙江省余姚市第七中學）分別按圖甲乙所示裝置進行實驗，兩個燒杯里的溶液為同濃度的稀硫酸，甲中A為電流表。（1）下列敘述正確的是___________A．兩燒杯中銅片表面均無氣泡產(chǎn)生B．甲中銅片作正極，乙中銅片作負極C．兩燒杯溶液中濃度均減小D．甲產(chǎn)生氣泡的速率比乙慢（2）在甲裝置中，若把稀硫酸換成CuSO4溶液，一段時間后測得某一電極增重12.8g，則該電池反應共轉(zhuǎn)移電子數(shù)目___________（3）甲裝置中的能量轉(zhuǎn)化形式為___________能轉(zhuǎn)化為___________能，乙裝置中的能量轉(zhuǎn)化形式為___________能轉(zhuǎn)化為___________能（4）如果將反應2FeCl3+Fe=3FeCl2設計成原電池，則正極電極反應為___________，正極材料是___________，負極材料是___________，電解質(zhì)溶液是___________?！绢}8】（2021·大安市第一中學校高二開學考試）反應Fe+H2SO4=FeSO4+H2，請回答下列問題。（1）若要使該反應的反應速率加快，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）若將上述反應設計成原電池，石墨棒為原電池某一極材料，則石墨棒為___極(填“正”或“負”)。石墨棒上產(chǎn)生的現(xiàn)象為___，該極上發(fā)生的電極反應為___，原電池工作時溶液中的SO移向___極(填正或負)，若反應產(chǎn)生3.36L氣體(已換算成標況下)，則理論上消耗鐵的質(zhì)量是__。（3）實驗后同學們經(jīng)過充分討論，認為符合某些要求的化學反應都可以設計成原電池。下列化學反應在理論上可以設計成原電池的是___。A．AgNO3+HCl=AgCl+HNO3B．NaOH+HCl=NaCl+H2OC．C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)D．Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O在所選反應中選擇其中某個反應設計成原電池，該電池負極反應為：___。提分作業(yè)提分作業(yè)【練1】（2021·廣東）化學電源應用廣泛。某原電池裝置如圖所示，下列說法正確的是A．鋅電極發(fā)生氧化反應B．鋅片和銅片都有O2產(chǎn)生C．電子由銅電極經(jīng)導線流向鋅電極D．原電池工作一段時間后溶液的c(H+)不變【練2】（2021·安徽省泗縣第一中學高二開學考試）關于如圖所示的原電池，下列說法正確的是A．鹽橋中的陽離子向硫酸銅溶液中遷移B．可以用銅導線替代圖中的鹽橋C．銅電極發(fā)生氧化反應，其電極反應是D．取出鹽橋后，電流表仍會偏轉(zhuǎn)，鋅電極在反應后質(zhì)量減少【練3】（2021·哈密市第八中學高二期末）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【練4】鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，下列有關敘述正確的是（）A．銅電極上發(fā)生氧化反應B．電池工作一段時間后，甲池的c(SO42C．電池工作一段時間后，乙池溶液的總質(zhì)量增加D．陰離子、陽離子分別通過交換膜向負極和正極移動，保持溶液中電荷平衡【練5】X、Y、Z、W四種金屬片浸在稀鹽酸中，用導線連接，可以組成原電池，實驗結(jié)果如圖所示：則四種金屬的活動性由強到弱的順序為（）A．Z＞Y＞X＞W(wǎng) B．Z＞X＞Y＞W(wǎng)C．Z＞Y＞W(wǎng)＞X D．Y＞Z＞X＞W(wǎng)【練6】（2021·牡丹江市第十五中學高一期中）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，負極發(fā)生___________反應。（2）寫出電極反應式：正極：___________負極：___________。（3）溶液中的H+向___________極移動，溶液中的SO向___________極移動。（4）總反應的離子方程式_