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1、第一节 原电池 讲义习题第四章 电化学基础 讲义电化学：研究化学能与电能相互转换的装置、过程与效率的科学，叫做电化学第一节 原电池【相关知识回顾】1氧化还原反应的实质有电子的转移（得失或偏移）。氧化反应是失去电子的反应；还原反应是得到电子的反应2原电池：把化学能转化为电能的装置（1）原电池正、负极规律负极电子流出的一极。一般是活动性较强的金属，电极上发生氧化反应正极电子流入（电流流出）的一极。一般是活动性较弱的金属或非金属导体，电极上发生还原反应原电池中电子从负极流出，流入正极，与电流方向相反（2）原电池工作原理（以ZnH2SO4Cu原电池为例）外电路：（溶液液面以上部分）电子由Zn导线铜片内

2、电路：（溶液液面以下部分）溶液中的SO42和OH在电性的作用下，移向锌极；H+、Zn2+移向铜极，产生电流，故电流表的指针发生偏转离子流向 电子流向 电极反应阴离子（SO42、OH） 负极（Zn） Zn2e = Zn2+溶液中（内电路） 外导线（外电路）阳离子（H+、Zn2+） 正极（Cu） 2H+2e = H2注意：原电池化学反应本质是能自发进行氧化还原反应，必须有电子的转移，所以非氧化还原反应不能形成原电池原电池中负极一般溶解，而正极的作用是导体，一般不参与化学反应写电极反应式要遵循客观事实，同时要遵循质量守恒和电荷守恒的要求利用原电池可以加快反应速率【同步训练】1在盛有稀硫酸的烧杯中放入

3、用导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是（ ）A正极附近的SO42离子浓度逐渐增大 B电子通过导线由铜片流向锌片C正极有O2逸出 D铜片上有H2逸出2有关用稀H2SO4作电解质溶液的锌铜原电池说法中，正确的是（ ）A在原电池的外电路中，电流流动的方向是从Zn电极流向Cu电极B原电池工作时，电解质溶液中的H向Zn电极移动C原电池工作时，负极反应式为4OH4e = 2H2OO2D原电池工作一段时间后，电解质溶液的pH升高（3）原电池的形成条件（两极一液一连线）能自发地发生氧化还原反应有两种活动性不同的金属（或一种是非金属导体）材料作电极有电解质（电解质溶液或熔融电解质或固态电解质）电极和电解质形成

4、闭合电路注意：构成原电池的四个基本条件是相互联系的，不能孤立、片面地看待某一条件在四个基本条件当中，氧化还原反应是核心。原电池化学反应本质是能自发进行氧化还原反应，必须有电子的转移，所以非氧化还原反应不能形成原电池判断某装置是否为原电池的问题，要以构成原电池的基本条件为标准判断，不能仅凭装置的外形下结论构成原电池的基本条件是进行原电池设计的基本依据【同步训练】1下列装置能组成原电池且产生电流的是（ ）2有导线相连，并插入对应的液体中，其中不能组成原电池的是（ ）AZnH2SO4(稀)C BCuAgNO3(aq)AgCZnCCl4Cu DFeH2SO4(稀)Fe锌铜原电池1【实验41】锌铜原电池

5、实验步骤如图所示，用一个充满电解质溶液的盐桥，将置有锌片的ZnSO4溶液和置有铜片的CuSO4溶液连接起来（盐桥中通常装有含有琼胶的KCl饱和溶液）将锌片和铜片用导线连接，并在中间串联一个电流计实验现象有盐桥存在时：左边烧杯中的锌片质量减少，右边烧杯中铜片上有红色金属析出，导线上电流计的指针偏转取出盐桥时：电流计指针不偏转，铜片上没有金属析出，锌片质量也不再减少，说明无电流，未构成原电池实验结论ZnCuZnSO4溶液CuSO4溶液盐桥构成了原电池，发生了原电池反应2电极名称及电极反应负极（锌片）：Zn2e = Zn2+正极（铜片）：Cu2+2e = Cu总化学方程式：ZnCu2+ = Zn2+

6、Cu3实验原理分析（1）当有盐桥存在时，在ZnSO4溶液中，Zn片逐渐溶解，即Zn被氧化，Zn原子失去电子，形成Zn2+进入溶液，从锌片上释放出的电子，经过导线流向铜片，CuSO4溶液中的Cu2+从铜片上得到电子，还原成为金属铜并沉积在铜片上。随着反应的进行，左边烧杯中溶液c(Zn2+)增大，右边烧杯中c(Cu2+)减小，此时，盐桥中的Cl会移向ZnSO4溶液，K+移向CuSO4溶液，使ZnSO4溶液和CuSO4溶液均保持电中性，氧化还原反应得以继续进行，从而使原电池不断地产生电流（2）取出盐桥，由于Zn原子失去电子成为Zn2+进入溶液，使ZnSO4溶液Zn2+的数目增加而带正电；同时，Cu2

7、+获得电子成为金属铜沉淀在铜片上，使CuSO4溶液因SO42的数目相对增加而带负电，这两种因素均会阻止电子从锌片上流向铜片，造成电流中断4由两个半电池组成原电池的工作原理（1）在此类电池中，用还原性较强的物质作为负极，负极向外电路提供电子；用氧化性较强的物质作为电解质，在正极从外电路得到电子（2）在原电池的内部，两极浸在电解质溶液中，并通过阴、阳离子的定向运动而形成内电路。放电时，负极上的电子通过导线流向正极，再通过溶液中离子形成的内电路构成回路【同步训练】1有关如右图所示原电池的叙述，正确的是（盐桥中装有含琼胶的KCl饱和溶液）（ ）A铜片上有气泡逸出B取出盐桥后，电流计依然发生偏转C反应中

8、，盐桥中的K+会移向CuSO4溶液D反应前后铜片质量不改变2关于如图所示装置的叙述，正确的是（ ）A铜是阳极，铜片上有气泡产生 B铜片质量逐渐减少C电流从锌片经导线流向铜片 D铜离子在铜片表面被还原方法与技巧1原电池正、负极的判断方法原电池有正、负两个电极，判断正极和负极的方法有：（1）由组成原电池两极的电极材料判断一般是活泼性较强的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极（2）根据电流方向或电子流动方向判断电流是由正极流向负极，电子流动方向是由负极流向正极（3）根据原电池里电解质溶液内离子的定向移动方向判断在原电池的电解质溶液里，阳离子移向的一极是正极，阴离子移向的一极是负极（4）

9、根据原电池两极发生的变化来判断原电池的负极总是失电子发生氧化反应，而正极总是得电子发生还原反应【同步训练】1已知空气锌电池的电极反应为：锌片：Zn2OH2e= ZnOH2O 石墨：O22H2O4e= 4OH，根据此判断，锌片是（ ）A负极，并被氧化 B负极，并被还原 C正极，并被氧化 D正极，并被还原2锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应式为LiMnO2 = LiMnO2，下列说法正确的是（ ）ALi是正极，电极反应为Lie= Li+ BLi是负极，电极反应为Lie= Li+CLi是负极，电极反应为MnO2e= MnO2 D

10、Li是负极，电极反应为Li2e= Li2+3镍镉（NiCd）可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行：Cd(OH)22Ni(OH)2Cd2NiO(OH)2H2O，由此可知，该电池放电时的负极材料是（ ）ACd(OH)2 BNi(OH)2 CCd DNiO(OH)（5）根据现象判断一般溶解的一极为负极，增重或者有气泡的产生的一极为正极【同步训练】1如图，在盛有水的烧杯中，铁圈和银圈的连接处用一根尼龙细丝吊着，使之平衡，小心地从烧杯中央滴入CuSO4溶液。一段时间后可观察到的现象是（指悬吊的金属圈）（ ）A铁圈和银圈左右摇摆不定 B保持平衡状态C铁圈向下倾斜 D银圈向下倾斜2如图

11、所示，如果电流计指针偏转，a变粗，b变细，符合这一情况的是（ ）Aa是锌，b是铜，c是硫酸溶液 Ba是铁，b是银，c是硝酸银溶液Ca是银，b是铁，c是硝酸银溶液 Da是铁，b是石墨，c是氯化铜溶液（6）特殊情况的判断有些特殊情况要考虑电极与电解质溶液的反应。如Mg、Al与NaOH溶液构成的原电池中Al作负极注意：当Al、Fe与其他金属形成原电池时，一定要注意看清电解质溶液，如：（AlH2SO4(aq)Cu）组成的原电池，Al为负极（AlHNO3(aq)Cu）组成的原电池，Al则为正极【同步训练】（放电顺序特殊）1把一小块镁铝合金放入6 mol/L NaOH溶液中，可以形成微型电池，则该原电池负

12、极的电极反应为（ ）AMg2e = Mg2+ BMg2e2OH = Mg(OH)2CAlOH3e = AlO22H2O D4OH4e = 2H2OO22将铜棒和铝棒用导线连接后插入浓硝酸溶液中，下列叙述正确的是（ ）A该装置能形成原电池，其中铝是负极 B该装置能形成原电池，其中铜是负极C该装置不能形成原电池 D以上说法均不正确3将Al片和Mg条用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入稀NaOH溶液中，分别形成原电池，则在这两个原电池中，负极分别是（ ）AAl片、Mg条 BMg条、Al片 CAl片、Al片 DMg条、Cu片4将Mg条、Al条平行插入一定浓度的NaOH溶液中，用导线连接成原电池，此电

13、池工作时，下列叙述中正确的是（ ）AMg比Al活泼，Mg失去电子被氧化成Mg2+BAl条表面虽有氧化膜，但可不必处理C该电池的内、外电路中，电流均是由电子定向移动形成的DAl是电池负极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出5银器的保护主要是维持它的原貌，对于轻微腐蚀蒙有硫化银的银器，可将其和铝片一起接触浸泡在稀NaOH溶液中，经一定时间污迹消失，取出后用水洗干净，再用软布或棉团擦光。有关叙述正确的是（ ）A溶液中的OH离子向正极移动 B在银表面上的反应为：Ag2S2e = 2AgS2C在铝表面的反应为：Al3e = Al3+ D在铝表面的反应为：Al4OH3e = AlO22H2O2电极反应式

14、及总反应式的书写原电池反应所依据的化学反应原理是氧化还原反应，正极反应是还原反应，负极反应是氧化反应，据此书写电极反应的方法如下：（1）确定原电池的正负极，以及两极上发生反应的物质负极：失去电子被氧化，发生氧化反应正极：得到电子被还原，发生还原反应注意：若电极均为惰性材料，考虑电解质溶液中的阳离子是否能与负极材料反应。能则是溶液中的阳离子得电子，发生还原反应，若不能与负极材料反应，则考虑空气中的氧气，由氧气得电子，发生还原反应（待学）（2）书写电极反应式时，必须遵循相关规律电极反应也遵守质量守恒、电荷守恒及正、负两极得失电子数相等的规律【同步训练】1将铁片和银片用导线连接插入CuSO4溶液中，

15、当线路中有0.2 mol的电子发生转移时，负极的质量变化是（ ）A增加0.8 g B减轻6.4 g C减轻5.6 g D增加5.6 g3写原电池反应式的方法（1）电极加减法已知总反应式与其中一极的电极反应式，可用减法求得另一极的电极反应式，即：负极反应总反应正极反应正极反应总反应负极反应（2）价态判定法已知总反应式，可根据元素化合价的变化，判定两极反应，如：Mg2H+ = Mg2+H2负极：Mg2e = Mg2+ 正极：2H+2e = H2（3）简约判定法原电池一般是活泼金属作负极，与电解质溶液发生反应，所以可无视正极存在，只需根据负极材料和电解质溶液写出总反应式。如（ZnCuSO4(aq)C

16、u）组成的原电池，则可无视Cu的存在，总反应式为：ZnCu2+ = CuZn2+，再推导电极反应式：负极：Zn2e = Zn2+ 正极：Cu2+2e = Cu【同步训练】1可以将反应ZnBr2 = ZnBr2组成原电池，下列4个电极反应：Br22e= 2Br2Br2e = Br2 Zn2e = Zn2+ Zn2+2e = Zn。其中表示正极反应和负极反应的反应式分别是（ ）A B C D4原电池的应用（1）由原电池的正、负极反应及产生的现象来推断金属的活动性强弱在原电池中，由于相对活泼的金属作原电池的负极，活泼性相对较弱的金属或导电的非金属作原电池的正极，因此，只要判断或已知原电池的正、负极即

17、可判断两种金属的活动性强弱【同步训练】1把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连可以组成几个原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时电流由d到c；a、c相连时c极上产生大量气泡；b、d相连时b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱为（ ）Aabcd Bacdb Ccabd Dbdca2表明金属甲比金属乙活动性强的叙述不正确的是（ ）A在氧化还原反应中，甲失电子数比乙多 B同价态阳离子，甲比乙氧化性弱C甲能与盐酸反应放出H2而乙不能 D将甲、乙与稀硫酸组成原电池，乙上冒气泡3根据下列实验事实：XY2 = X2Y Z2H2OZ(OH)2H2 Z2的氧化性比X2弱 由Y

18、、W电极组成的原电池，电极反应为：W22e = W，Y2e = Y2，判断X、Y、Z、W的还原性由强到弱的顺序是（ ）AXZYW BZWXY CZXYW DZYXW4根据下列事实，判断离子的氧化性顺序为AB2+ = A2+B D2H2O = D(OH)2H2以B、E为电极与E的盐溶液组成原电池，电极反应为：E2+2e = E，B2e = B2+（ ）AD2+A2+B2+E2+ BD2+E2+A2+B2+CE2+B2+A2+D2+ DA2+B2+D2+E2+5有甲、乙、丙、丁四种金属，把甲、丙浸入稀硫酸中，用导线连接时丙为负极；把乙、丁分别浸入稀硫酸中，丁产生气泡的速率更大；把甲、乙用导线连接浸

19、入稀硫酸中，甲上有气泡冒出；把丙浸入丁的硝酸盐溶液中，丙的表面有丁析出。这四种金属的活动性由强到弱的顺序是 6将洁净的金属片A、B、C、D分别放置在浸有食盐溶液的滤纸上面并压紧(如下图所示)在每次实验时，记录电压表指针的移动方向和电压表的读数如下：金属电子流动方向电压(V)AACu0.78BCuB0.15CCCu1.35DDCu0.30已知构成两电极的金属，其金属活动性相差越大，电压表的读数越大，请依据表中数据判断：(1)_（填字母，下同）金属可能是最强的还原剂；_金属一定不能从CuSO4溶液中置换出铜。(2)若滤纸不用盐溶液浸润而改用NaOH溶液浸润，则在滤纸上能看到蓝色沉淀析出的是_金属（

20、2）设计原电池由于原电池的本质是氧化还原反应，即只有氧化还原反应才有可能设计成原电池，因此可根据原电池装置中正、负极的氧化还原反应类型来确定原电池的正、负极，电解质溶液及电极反应。如对于反应：FeCu2+ = Fe2+Cu可知：电极材料：负极铁棒；正极石墨棒或铜棒等其他还原性比铁弱的导体电解质溶液：CuSO4溶液电极反应：负极：Fe2e = Fe2+ 正极：Cu2+2e = Cu【同步训练】1一个原电池的总反应的离子方程式是ZnCu2 = Zn2Cu，该反应的原电池的正确组成是（ ）ABCD正极CuAlZnFe负极ZnZnCuZn溶液H2SO4CuSO4ZnCl2CuCl22某原电池的电池反应

21、为：Fe2Fe3+ = 3Fe2+，与此电池反应不符的原电池是（ ）A铜片、铁片、FeCl3溶液组成的原电池 B石墨、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池C铁片、锌片、Fe2(SO4)3溶液组成的原电池 D银片、铁片、Fe(NO3)2溶液组成的原电池3某原电池反应的离子方程式为Fe2H = Fe2H2，则下列说法正确的是（ ）AHNO3为电解质溶液 B锌为原电池正极 C铁极质量不变 D铜为原电池正极4利用反应：Zn2FeCl3 = ZnCl22FeCl2组成一个化学电池（1）在右边的方框内画出实验装置图，并指出正极为_，电极反应式为_；负极为_，电极反应式为_。（2）若电池内溶液为100 m

22、L 0.5 mol/L的FeCl3溶液；当溶液中FeCl3全部被还原成FeCl2时，溶液中ZnCl2的物质的量浓度是_，导线上通过的电子是_mol。5某校化学研究性学习小组设计实验验证Fe、Cu的金属活动性，他们提出了以下两种方案，请你帮助他们完成有关实验项目。（1）方案一：有人提出将大小相等的铁片和铜片，分别同时放入稀硫酸（或稀盐酸）中，观察产生气泡的快慢，据此确定它们的活动性。该原理的离子方程式为： 。（2）方案二：有人利用Fe、Cu作电极设计原电池，以确定它们的活动性。试在右面的方框内画出原电池装置图，标出原电池的电极材料、电解质溶液，并写出电极反应式：负极：_；正极：_。（3）结合所学

23、的知识，帮助他们再设计一个验证Fe、Cu的金属活动性的简单实验方案（与方案一、二不能雷同）： ，用离子方程式表示其反应原理： 。6某高二化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下：编号电极材料电解质溶液电流计指针偏转方向1Mg、Al稀硫酸偏向Al2Al、Cu稀硫酸偏向Cu3Al、石墨稀硫酸偏向石墨4Mg、AlNaOH溶液偏向Mg5Al、Zn浓硝酸偏向Al试根据上表中的实验现象回答下列问题：（1）实验1、2的Al所作的电极是否相同？为什么？_（2）写出实验3的电极反应式和电池总反应方程式。铝为( )_；石墨为( )_；电池总反应：_。（3）实验4中的

24、铝做正极还是负极？答：_，为什么？答：_。（4）解释实验5中电流计指针偏向铝的原因：_。（5）根据实验结果总结：在原电池中金属铝做正极还是做负极受到哪些因素的影响？_（3）提高化学反应速率氧化还原反应的本质就是电子的迁移，而没有形成闭合回路前，氧化还原反应中电子的迁移一般只是随机碰撞，当原电池形成后，闭合回路使电子的迁移变得规律有序，从而提高迁移速度，宏观上表现为反应速率的加快。利用该原理，在实验室制取H2时，常用粗锌（含少量石墨或其他杂质）代替纯锌，利用粗锌中的各种杂质，形成无数个微小的原电池，从而加快产生H2的速率；同理也可在纯Zn与稀硫酸的反应中，加入少量CuSO4溶液，形成ZnH2SO

25、4(aq)Cu原电池，从而加快反应速率【同步训练】1将纯锌片和纯铜片按图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产生气泡的速度甲比乙慢2实验室中欲增大制H2的反应速率，最好的方法是（ ）A纯Zn与稀硫酸反应 B纯锌与稀硝酸C粗锌与浓硫酸反应 D纯Zn与稀硫酸、CuSO4混合液反应3100 mL浓度为2 mol/L的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的量，可采用的方法是（ ）A加入适量的6 mol/L 的盐酸 B加入数滴氯化铜溶液C加入适量蒸馏水 D加入适量的氯化钠溶液

26、4将锌片和铜片用导线连接置于同一稀硫酸溶液中，下列各叙述正确的是（ ）A正极附近c(SO42)逐渐增大 B反应后溶液的pH增大C电子从铜片流向锌片 DZn、Cu片上若同时有气泡冒出，说明锌片不纯5由铜，锌和稀硫酸组成的原电池中，下列各叙述中正确的是（ ）A溶液中的pH值由大变小 B负极Zn的质量增大C若铜、锌两极上同时有气泡产生，则说明Zn不纯 D溶液中硫酸浓度不变6将等质量的A、B两份锌粉装入试管中，分别加入过量的稀硫酸，同时向装A的试管中加入少量CuSO4溶液。图表示产生氢气的体积V与时间t的关系，其中正确的是（ ）（4）防止金属被腐蚀如将Fe与Cu相连接，处于电解质溶液中形成原电池，此时Cu作正极，可以有效保护铜被腐蚀【同步训练】1下列变化中属于原电池反应的是（ ）A白铁(镀Zn铁)表面有划损时，也能阻止铁被氧化B在空气中金属铝表面迅速被氧化形成保护膜C红热的铁丝与水接触表面形成蓝色保护层D在铁与稀H2SO4反应时，加几滴CuSO4溶液，可加快H2的产生5原电池知识总结知识要点实例概念将化学能转化为电能的装置ZnCu2+ = Zn2+Cu实质将化学能转化为电能构成前提能自发地发生氧化还原反应构成条件两个电极电解质溶液“两极”“一液”连成闭合回路能自发地发生氧化还原反应电极构成负极：还原性相对较强的材料正极：还原性相对较弱的材料Zn板