第1章 第3节 第1课时Word格式.docx

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（2）离子移动方向

①硫酸锌溶液中：

Zn2＋向盐桥移动；

②硫酸铜溶液中：

Cu2＋向铜极移动；

③盐桥中：

K＋移向正极区（CuSO4溶液），Cl－移向负极区（ZnSO4溶液）。

（3）若取出装置中的盐桥，检流计的指针是否还会发生偏转？

不偏转，原因是取出盐桥，该装置不能构成闭合回路，不能形成原电池。

原电池中盐桥的作用

（1）构成闭合回路，形成原电池。

（2）避免电极与电解质溶液直接反应，有利于最大程度地将化学能转化为电能。

（3）盐桥中的阴、阳离子定向迁移，使溶液保持电中性，反应持续进行，能稳定长时间放电。

3.由原电池相关知识判断正误（正确的打“√”，错误的打“×

”）

（1）原电池中电子流出的一极是正极，发生氧化反应（×

）

（2）原电池中电流的方向是负极—导线—正极（×

（3）双液原电池中的盐桥是为了联通电路，所以也可以用金属导线代替（×

（4）在原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极（√）

（5）铜、锌与硫酸组成的原电池中，锌为负极质量减少，铜为正极质量不变（√）

原电池正极和负极的判断依据

例1

　关于下图所示的原电池，下列说法正确的是（　　）

A.电子从锌电极通过检流计流向铜电极

B.盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移

C.锌电极发生氧化反应，铜电极发生还原反应，其电极反应是2H＋＋2e－===H2↑

D.取出盐桥后，检流计仍会偏转，铜电极在反应前后质量不变

答案　A

解析　锌片为负极，铜片为正极，电子从负极流向正极，A项正确；

盐桥中的阴离子向负极移动，B项错误；

负极发生氧化反应，正极发生还原反应，铜电极发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu，C项错误；

取出盐桥后不能形成原电池，铜电极在反应后质量增加，D项错误。

考点　原电池工作原理

题点　盐桥原电池

例2

　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为电极，但甲同学将电极放入6mol·

L－1的稀H2SO4中，乙同学将电极放入6mol·

L－1的NaOH溶液中，如图所示。

（1）写出甲池中发生的有关电极反应的反应式：

负极________________________________________________________________________，

正极________________________________________________________________________。

（2）写出乙池中发生的有关电极反应的反应式：

总反应离子方程式为_____________________________________________________________。

答案　

（1）Mg－2e－===Mg2＋　2H＋＋2e－===H2↑

（2）2Al＋8OH－－6e－===2[Al（OH）4]－　6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑　2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al（OH）4]－＋3H2↑

解析　

（1）甲池中电池总反应方程式为Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑，Mg为负极，电极反应式为Mg－2e－===Mg2＋；

Al为正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。

（2）乙池中电池总反应方程式为2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al（OH）4]＋3H2↑，负极上为Al被氧化生成Al3＋后与OH－反应生成[Al（OH）4]－，电极反应式为2Al＋8OH－－6e－===2[Al（OH）4]－；

正极产物为H2，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑。

题点　原电池正、负极的判断和电极反应式的书写

易错提醒　电极的正负除与金属的活动性有关外，还与电解质溶液有关。

Mg|H2SO4溶液|Al构成的原电池中，Mg做负极；

而Al|NaOH溶液|Mg构成的原电池中，Al做负极。

例3

　利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为______________________________________________________。

答案　O2＋4e－＋4H＋===2H2O

解析　原电池正极发生还原反应，若将该反应设计为原电池，则正极反应为O2得电子生成H2O，即O2＋4H＋＋4e－===2H2O。

方法总结　已知总反应式，书写电极反应式的方法

（1）分析化合价，确定正极、负极的反应物与反应产物；

（2）在电极反应式的左边写出得失电子数，并使得失电子守恒；

（3）复杂的电极反应式，可用总反应式减去另一简单的电极反应式而得到。

二、原电池原理的应用

1.比较金属活动性强弱

对于酸性电解质，一般是负极金属的活动性较强，正极金属的活动性较弱。

例如：

a和b两种金属，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到a极溶解，b极上产生气泡，则a为负极，b为正极，金属活动性a>

b。

2.加快氧化还原反应的速率

构成原电池的反应速率比直接接触反应的速率快。

实验室抽取氢气时，粗锌比纯锌与稀硫酸反应速率快；

或向溶液中滴入几滴硫酸铜溶液，产生氢气的速度加快。

3.设计化学电池

（1）理论上，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。

（2）外电路：

还原性较强的物质做负极提供电子，氧化性较强的物质在正极上得到电子。

（3）内电路：

将两电极浸入电解质溶液中，阴、阳离子作定向移动。

例4

　依据氧化还原反应：

Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag设计的原电池如图所示。

请回答下列问题：

（1）电极X的材料是________，电解质溶液Y是________。

（2）银电极为电池的________极，发生的电极反应式为__________________________________

________________________________________________________________________；

X电极上发生的电极反应式为_______________________________________________。

（3）外电路中的电子是从________极流向________极。

（4）正极材料除了用金属银，还可以选用____________等材料。

（5）如果将装置图中的两个烧杯换成一个烧杯，是否还需要硫酸铜溶液？

________________________________________________________________________。

答案　

（1）铜　AgNO3溶液

（2）正　2Ag＋＋2e－===2Ag　Cu－2e－===Cu2＋

（3）铜（或X）　银　（4）石墨、铂　（5）不需要

解析　原电池正极发生还原反应，负极发生氧化反应，Ag＋做氧化剂，正极反应式为2Ag＋＋2e－===2Ag，则Cu做负极，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，则Y溶液为AgNO3溶液，外电路中的电子由负极流向正极。

考点　原电池工作原理的应用

题点　设计盐桥原电池

方法点拨　设计原电池的方法思路

（1）根据原电池总反应式确定正、负极反应式；

（2）根据正、负极反应式选择电极材料和电解质溶液；

（3）要形成闭合回路（可画出装置图）。

例5

　①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。

①②相连时，外电路电流从②流向①；

①③相连时，③为正极；

②④相连时，②上有气泡逸出；

③④相连时，③的质量减少。

据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是（　　）

A.①③②④B.①③④②

C.③④②①D.③①②④

答案　B

解析　利用原电池的形成和工作原理解决问题。

在外电路中，电流从正极流向负极，则①做原电池的负极，②做正极，故活动性：

①>

②；

活动性相对较差的金属做原电池的正极，故金属的活动性：

③；

有气泡产生的电极发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑，为原电池的正极，故活动性：

④>

质量减少的电极发生氧化反应生成金属离子而溶解，为负极，故活动性：

③>

④，由此可得金属活动性：

②。

1.用铜片、银片、Cu（NO3）2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂—KNO3的U形管）构成一个原电池。

以下有关该原电池的叙述正确的是（　　）

①在外电路中，电流由铜电极流向银电极

②正极反应为Ag＋＋e－===Ag

③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作

④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同

A.①②B.②③

C.②④D.③④

答案　C

解析　铜片、银片、Cu（NO3）2溶液、AgNO3溶液、导线、盐桥构成一个原电池，Cu为负极，Ag为正极，两电极反应分别为负极：

Cu－2e－===Cu2＋，正极：

2Ag＋＋2e－===2Ag，盐桥起到了传导离子、形成闭合回路的作用，电子的流向是由负极流向正极，电流的方向与电子的流向相反，因此C项正确。

2.（2019·

天津理综，4）锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是（　　）

A.铜电极上发生氧化反应

B.电池工作一段时间后，甲池的c（SO

）减小

C.电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加

D.阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡

解析　A项，Cu做正极，电极上发生还原反应，错误；

B项，电池工作过程中，SO

不参加电极反应，故甲池的c（SO

）基本不变，错误；

C项，电池工作时，甲池反应为Zn－2e－===Zn2＋，乙池反应为Cu2＋＋2e－===Cu，甲池中Zn2＋会通过阳离子交换膜进入乙池，以维持溶液中电荷平衡，由电极反应式可知，乙池中每有64gCu析出，则进入乙池的Zn2＋为65g，溶液总质量略有增加，正确；

D项，由题干信息可知，阴离子不能通过阳离子交换膜，错误。

题点　铜锌原电池

3.某电池的总反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，能实现该反应的原电池是（　　）

正极

负极

电解质溶液

A

Cu

Fe

FeCl3溶液

B

C

Fe（NO3）2溶液

Zn

Fe2（SO4）3溶液

D

Ag

CuSO4溶液

解析　能实现反应Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋的原电池应符合以下条件：

①负极为Fe，正极材料的活泼性比Fe差；

②电解质溶液应为含Fe3＋的溶液，B、D两项电解质溶液选错；

C项负极材料选错。

题点　设计原电池

4.某原电池装置如图所示。

下列有关叙述中正确的是（　　）

A.Fe为正极，发生氧化反应

B.工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变

C.负极反应：

2H＋＋2e－===H2↑

D.工作一段时间后，NaCl溶液中c（Cl－）增大

答案　D

解析　该装置是原电池。

A项，在该原电池中Fe为负极，发生氧化反应；

B项，工作一段时间后，左边的烧杯中会含有大量的Fe2＋，溶液的pH减小，右边烧杯中的H＋不断放电产生氢气，溶液的pH会逐渐增大；

C项，负极反应是Fe－2e－===Fe2＋；

D项，工作一段时间后，左侧烧杯中由于Fe2＋不断进入溶液，根据溶液呈电中性原则，盐桥中的Cl－会进入该烧杯溶液中，则该烧杯溶液中c（Cl－）增大。

考点　原电池的工作原理

5.（2019·

北京东城区高二期末）下列有关图甲和图乙的叙述不正确的是（　　）

A.均发生了化学能转化为电能的过程

B.Zn和Cu既是电极材料又是反应物

C.工作过程中，电子均由Zn经导线流向Cu

D.相同条件下，图乙比图甲的能量利用效率高

解析　甲、乙均为原电池，A项正确；

Zn为负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，Cu为正极电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，B项错误；

电子均由Zn经导线流向Cu，C项正确；

图乙Zn没有直接与CuSO4溶液接触，能最大限度地将化学能转化为电能，D项正确。

6.利用反应Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2设计成如下图所示原电池，回答下列问题：

（1）写出电极反应式：

正极________________________________________________________________________；

负极________________________________________________________________________。

（2）图中X是________，Y是________。

（3）原电池工作时，盐桥中的________（填“阳”或“阴”）离子向X溶液方向移动。

答案　

（1）2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋　Cu－2e－===Cu2＋　

（2）FeCl3　CuCl2　（3）阳

解析　该原电池中Cu为负极，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋；

C为正极，电极反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。

X应为FeCl3，Y应为CuCl2。

原电池工作时，盐桥中的阳离子向正极（C）移动。

[对点训练]

题组1　原电池的构成及工作原理

1.下列叙述是小明做完铜锌原电池的实验后得出的结论和认识，你认为正确的是（　　）

A.构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属

B.由铜、锌做电极与硫酸铜溶液组成的原电池中铜是负极

C.电子沿外导线由锌流向铜，通过硫酸溶液被氢离子得到而放出氢气

D.铜锌原电池工作时，若有13g锌被溶解，电路中就有0.4mol电子通过

解析　构成原电池的负极材料可以是非金属导体，A项错误；

B项，锌为负极，错误；

C项，电子不能通过电解质溶液，错误；

D项，电路中通过的电子为

×

2＝0.4mol，正确。

题点　原电池的构成条件及工作原理

2.将纯锌片和纯铜片按下图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是（　　）

A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生

B.甲中铜片是正极，乙中铜片是负极

C.两烧杯中溶液的pH均增大

D.产生气泡的速率甲比乙慢

解析　图甲是一个原电池装置，负极（Zn）：

Zn－2e－===Zn2＋，正极（Cu）：

2H＋＋2e－===H2↑，形成原电池能加快产生氢气的速率；

图乙中，Zn直接与稀H2SO4反应生成H2：

Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，甲、乙两烧杯中H2SO4均被消耗，溶液的pH均增大。

3.某小组为研究电化学原理，设计了如图所示装置。

下列叙述不正确的是（　　）

A.a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出

B.a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu

C.无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色

D.a和b用导线连接后，电流由铁电极经导线流向铜电极

解析　a和b不连接时，Fe和Cu2＋直接发生氧化还原反应，铁片上会有金属铜析出，A项正确；

若a和b用导线连接，则构成原电池，此时铁为负极，铜为正极，电极反应式分别为

Fe－2e－===Fe2＋，Cu2＋＋2e－===Cu，B项正确；

分析选项A、B可知，选项C是正确的；

在原电池中，电流应由正极流出，经导线流向负极，D项错误。

4.如图，在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示。

关于该装置的下列说法正确的是（　　）

A.外电路的电流方向X→外电路→Y

B.若两电极分别为铁和碳棒，则X为碳棒，Y为铁

C.X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应

D.若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为X>

Y

解析　外电路电子流向为X→导线→Y，电流方向与其相反，X极失电子，做负极，Y极发生的是还原反应，X极发生的是氧化反应。

若两电极分别为铁和碳棒，则Y为碳棒，X为铁。

题点　原电池正、负极的判断及原电池工作原理

5.铜锌原电池（如图）工作时，下列叙述正确的是（　　）

A.正极反应为Zn－2e－===Zn2＋

B.一段时间后铜片增重，盐桥中K＋移向CuSO4溶液

C.电流从锌片经导线流向铜片

D.电池工作时Zn2＋和Cu2＋的浓度保持不变

解析　在铜锌原电池中，正极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，负极反应为Zn－2e－===Zn2＋，所以铜片增重，盐桥中K＋移向CuSO4溶液，电子由锌片经导线流向铜片，故A、C项错误，B项正确；

由电极反应知，电池工作时，c（Zn2＋）增大，c（Cu2＋）减小，故D项错误。

6.如图所示的装置中有电流产生，以下说法不正确的是（　　）

A.Fe是负极，C是正极

B.负极反应式为Fe－3e－===Fe3＋

C.内电路中阴离子移向FeCl2溶液

D.电流由石墨电极流向Fe电极

解析　图示装置为原电池，负极（Fe）：

Fe－2e－===Fe2＋，正极（C）：

2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，A项正确，B项不正确；

内电路中，Fe电极失电子，生成Fe2＋，吸引阴离子，C项正确；

外电路中，电流由正极（C）流向负极（Fe），D项正确。

题组2　原电池电极判断和电极反应式书写

7.对于原电池的电极名称叙述错误的是（　　）

A.发生氧化反应的一极为负极

B.正极为电子流入的一极

C.比较不活泼的金属为负极

D.电流流出的一极为正极

解析　原电池中相对活泼的金属为负极，发生氧化反应；

相对不活泼的金属（或非金属导体）为正极，发生还原反应。

题点　原电池正极和负极的判断

8.原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。

下列说法中不正确的是（　　）

A.由Al|稀H2SO4|Cu组成原电池，其负极反应式为Al－3e－===Al3＋

B.由Al|NaOH溶液|Mg组成原电池，其负极反应式为Al－3e－＋4OH－===[Al（OH）4]－

C.由Cu|FeCl3溶液|Fe组成原电池，其负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋

D.由Cu|浓HNO3|Al组成原电池，其负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋

解析　原电池正、负极的判断不能完全依赖金属的活动性，因为可能会出现特殊情况：

浓硝酸使铁、铝钝化；

铝与NaOH溶液反应，而镁不能与NaOH溶液反应等。

题点　原电池正、负极的判断及电极反应式的书写

题组3　原电池工作原理的应用

9.某原电池反应的离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，则下列说法中正确的是（　　）

A.用HNO3做为电解质溶液

B.用锌做为原电池正极

C.用铁做为负极，铁的质量不变

D.用铜做为原电池正极

解析　根据原电池反应式可以确定原电池负极为Fe，电解质溶液为稀盐酸或稀硫酸，但不能为HNO3，若为稀HNO3，则原电池反应为3Fe＋8H＋＋2NO

===2NO↑＋3Fe2＋＋4H2O。

10.向等质量的两份锌粉a、b中分别加入过量的稀H2SO4，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）的关系基本正确的是（　　）

解析　Zn粉的质量相等、H2SO4过量，H2的量由Zn粉的量决定。

a中部分Zn与CuSO4发生反应置换出Cu并形成“Zn|H2SO4|Cu”原电池，反应速率加快了，但产生H2的体积减小了。

题点　判断氧化还原反应速率的大小

[综合强化]

11.将图所示实验装置的K闭合，下列判断正确的是（　　）

A.Cu电极上发生氧化反应

B.电子沿Zn→a→b→Cu路径流动

C.片刻后甲池中c（K＋）增大

D.片刻后可观察到滤纸a点变红色

解析　Zn为负极，Cu为正极，发生还原反应，A项错误；

电子由负极经导线到正极，电子不能经过电解质溶液，B项错误；

K＋移向原电池的正极，C项错误；

a做电解池的阴极，发生的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，a点显碱性，遇酚酞变红，D项正确。

考点　电化学知识的综合与应用

题点　原电池与电解池的组合

12.如图所示，甲池中电池反应式为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，已知B电极质量不变，C、D为石墨电极，乙池中为200mL饱和NaCl溶液。

回答下列问题：

（1）A极为________极（填“正”或“负”），电极材料为________，发生________反应（填“氧化”或“还原”）。

（2）写出乙池的电极反应式：

阳极反应式为______________________________________________________________；

阴极反应式为_________________________________