专题1第二单元第1课时原电池的工作原理

其次单元化学能与电能的转化1课时原电池的工作原理[学习目标定位] 1.以铜锌原电池为例，生疏原电池的工作原理。2.会正确推断原电池的正极和负极。3.学会原电池电极反响式的书写方法。—原电池的工作原理1．按图所示装置，完成试验并答复以下问题：有关的试验现象有哪些？答案①锌片溶解，铜片加厚变亮，CuSO4

溶液颜色变浅。②电流计的指针发生偏转。该装置中的能量变化是化学能转化为电能。(3)电子流淌方向和电流方向①外电路：电子由锌电极经过导线流向铜电极，电流由铜电极流向锌电极。②内电路：锌失电子，阴离子移向负极；铜离子得电子，阳离子移向正极。电极反响负极反响式是Zn－2e－===Zn2＋；正极反响式是Cu2＋＋2e－===Cu；电池反响式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu。用温度计测量溶液的温度，其变化是溶液的温度略有上升，缘由是还有Cu2＋直接在锌电极上得电子被复原，局部化学能转化成热能。2．按以下图所示装置，完成试验，并答复以下问题：试验过程中，你能观看到的试验现象是①锌片溶解，铜片加厚变亮；②电流计指针发生偏转；③CuSO4溶液的颜色变浅。用温度计测量溶液的温度，其结果是溶液的温度不上升(或无变化)；由此可说明CuSO4溶液中的Cu2＋不能移向锌片得电子被复原。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)。假设取出装置中的盐桥，电流计的指针是否还会发生偏转？为什么？答案很明显该装置未构成闭合回路，电流计指针不会发生偏转。312中双液原电池具有的特点是(1)具有盐桥。取下盐桥，无法形成闭合回路，反响不能进展，可掌握原电池反响的进展。(2)两个半电池完全隔开，Cu2＋无法移向锌片，可以获得单纯的电极反响，有利于最大程度地将化学能转化为电能。归纳总结原电池原理原电池原理是把氧化反响和复原反响分开负极上失去电子发生氧化子通过导线流向正极，氧化剂在正极上得到电子发生复原反响。原电池电极及电极反响特点负极为电子流出极，相对活泼，通常是活动性较强的金属或某些复原剂，电极被氧化，发生氧化反响。正极为电子流入极，相对不活泼，通常是活动性较差的金属或非金属导体，一般是电解质溶液中的氧化性强的离子被复原或电极上附着物本身被复原，发生复原反响。原电池的设计溶液和两个电极。电解质溶液：一般能与负极反响，或者溶解在溶液中的物质(O)与负极反响。2电极材料：一般较活泼的金属作负极，较不活泼的金属或非金属导体作正极。4．原电池的应用(1)比较金属活动性强弱。(2)比较反响速率。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表达正确的选项是( )①在外电路中，电流由铜电极流向银电极②正极反响为Ag＋＋e－===Ag③试验过程中取出盐桥，原电池仍连续工作④将铜片浸入AgNO溶液中发生的化学反响与该原电池反响一样3A．①②B．②③C．②④D．③④答案C解析铜片、银片、Cu(NO) 溶液、AgNO 溶液、盐桥构成一个原电池，Cu作负极，Ag32 3作正极，其电极反响分别为负极：Cu－2e－===C＋，正极：2A＋＋2e－===2A，盐桥起到向相反，因此C正确。关于如下图的原电池，以下说法正确的选项是()A．电子从锌电极通过电流计流向铜电极B．盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移C．锌电极发生氧化反响；铜电极发生复原反响，其电极反响是2H＋＋2e－===H↑2D．取出盐桥后，电流计仍会偏转，铜电极在反响前后质量不变答案A解析A极移动，B选项错误；负极发生氧化反响，正极发生复原反响，铜电极发生的反响为Cu2＋＋2e－===Cu，C选项错误；取出盐桥后不能形成原电池，铜电极在反响后质量增加，D选项错误。二原电池的电极推断及电极反响式的书写原电池电极(正极、负极)的推断依据有多种。试填写下表：推断依据正极负极电极材料不活泼金属或非金属导体活泼金属电子流向电子流入电子流出电极反响复原反响氧化反响电极现象电极增重或产生气体电极减轻写出下表中原电池装置的电极反响和总的化学反响方程式：负极材料负极材料正极材料电解质溶液(1)(2)铁铜稀硫酸铜银硝酸银正极反响；负极反响 ；总反响方程式 。正极反响 ；负极反响 ；总反响方程式 。答案(1)2H＋＋2e－===H↑Fe－2e－===Fe2＋2Fe＋HSO===FeSO＋H↑2 4 4 2(2)2Ag＋＋2e－===2Ag Cu－2e－===Cu2＋Cu＋2AgNO===Cu(NO)

＋2Ag3 32解析(1)中铁作负极，(2)中铜作负极。有一纽扣电池，其电极分别为ZnAgOKOH溶液为电解质溶液，电池的反响方2程式为Zn＋Ag

O＋HO===2Ag＋Zn(OH)。2 2 2Zn发生氧化反响，是负极，电极反响式是Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)。2AgO发生复原反响，是正极，电极反响式是AgO＋2e－＋HO===2Ag＋2OH－。2 2 2归纳总结1．一般电极反响式的书写方法定电极，标得失。依据负极发生氧化反响，正极发生复原反响，推断出电极反响产物，找出得失电子的数量。看环境，配守恒。电极产物在电解质溶液的环境中，应能稳定存在，如碱性介质中生成的H＋应让其结合OH－生成水。电极反响式要依据电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等加以配平。两式加，验总式。两电极反响式相加，与总反响方程式比照验证。2．总反响式，书写电极反响式分析化合价，确定正极、负极的反响物与产物。在电极反响式的左边写出得失电子数，使得失电子守恒。(3)依据质量守恒配平电极反响式。简单电极反响式简洁的电极反响式。总反响式(4) ＝ －简单电极反响式简洁的电极反响式。总反响式某电池的总反响为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，能实现该反响的原电池是( )正极负极电解质溶液ACuFeFeCl溶液3BCFeFe(NO)溶液32CFeZnFe(SO)溶液2 43DAgFeCuSO溶液4答案A解析能实现反响Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋Fe，正极材料的FeFe3＋的溶液，B、D两项电解质溶液选错；C项负极材料选错。依据氧化复原反响：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===2Ag(s)＋Cu2＋(aq)设计的原电池图所示。请答复以下问题：电极X的材料是 ；电解质溶液Y是 。银电极为电池的 极，发生的电极反响式为 ；X电极上发生的电极反响式为 。外电路中的电子是从 电极流向 电极。答案(1)Cu AgNO溶液3(2)正2Ag＋＋2e－===2Ag(Ag＋＋e－===Ag)Cu－2e－===Cu2＋ (3)Cu(负) Ag(正)解析2Ag＋(aq)＋Cu(s)===2Ag(s)＋Cu2＋(aq)X极是铜，作负极，银作正极，YAgNO3

溶液。电子从原电池的负极经导线流向正极，即从铜电极流向银电极。将纯锌片和纯铜片按图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下表达正确的选项是( )A．两烧杯中铜片外表均无气泡产生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答案C解析(Zn)：Zn－2e－===Zn2＋，正极(Cu)：2H＋＋2e－===H↑，2形成原电池能加快产生氢气的速率；图乙中，Zn直接与稀HSO 反响生成H：Zn＋2H＋2 4 2===Zn2＋＋H↑，甲、乙两烧杯中HSO均被消耗，溶液的pH均增大。2 2 4某小组为争论电化学原理，设计了如下图装置。以下表达不正确的选项是( )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，铜片上发生的反响为Cu2＋＋2e－===CuC．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色渐渐变成浅绿色D．a和b用导线连接后，电流由铁电极经导线流向铜电极答案D解析a和b不连接时，Fe和Cu2＋直接发生氧化复原反响，铁片上会有金属铜析出，A项正确；假设a和b用导线连接，则构成原电池，此时铁为负极，铜为正极，电极反响式分别为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，故D项错。3．某原电池装置如下图。以下有关表达中正确的选项是( )A．Fe作正极，发生氧化反响B．工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变C．负极反响：2H＋＋2e－===H↑2D．工作一段时间后，NaClc(Cl－)增大答案D解析该装置是原电池。A项，在该原电池中Fe作负极，发生氧化反响；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，因此烧杯中溶液pH会渐渐增大；C项，负极反响是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，依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。4．分析图所示的四个原电池装置，结论正确的选项是( )①②中Mg作负极，③④中Fe作负极②中Mg6HO＋6e－===6OH－＋3H↑2 2③中Fe作电池负极④中Cu2H＋＋2e－===H↑2答案B解析Mg作负活动性MAlNaOHAl(Mg不与NaOH；③中Cu作负极，电极反响式为Cu－2e－===Cu2＋，Fe作正极，由于常温下，Fe遇浓硝酸发生钝化；④中Cu2H2O＋O2＋4e－===4OH－。5．由A、B、C、D四种金属按下表中装置图进展试验。装置装置现象不断溶解二价金属AC极质量增加A上有气泡产生依据试验现象答复以下问题：装置甲中负极的电极反响式是 。装置乙中正极的电极反响式是 。(3)装置丙中溶液的pH (填“变大”、“变小”或“不变”)。(4)四种金属活动性由强到弱的挨次是 。答案(1)A－2e－===A2＋(3)变大(4)D＞A＞B＞C

(2)Cu2＋＋2e－===Cu解析甲、乙、丙均为原电池装置。依据原电池原理，甲中AA为负极、BA＞BCCuBB＞CA上有气泡即H产生，则A为正极，活动性D＞A，随着H＋的消耗，pH变大。240分钟课时作业[经典根底题]题组1 原电池的工作原理以下说法正确的选项是( )原电池中，负极上发生的反响是复原反响B．原电池中，电流的方向是负极—导线—正极C．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D．在原电池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极答案D解析A项，负极上发生氧化反响；B项，电流的方向应是正极—导线—负极；C项，盐桥不能用导线代替。某原电池反响的离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，则以下说法中正确的选项是( A．用HNO3作电解质溶液B．用锌作原电池正极C．用铁作负极，铁的质量不变D．用铜作原电池正极答案D解析依据原电池反响式可以确定原电池负极为FHN3，假设为稀HNO3Fe＋8H＋＋2NO－===2NO↑＋3Fe2＋＋4HO。3 3 2如下图装置中，观看到电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细，由此推断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是( )选项MNPAZnCu稀硫酸BCuFe稀盐酸CAgZn硝酸银溶液DZnFe硝酸铁溶液答案C解析依据电极现象可以推断M为正极，N如下图的装置中有电流产生以下说法不正确的选项是( )Fe是负极，C是正极负极反响式为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电极答案B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，呈正电，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。一个电池反响的离子方程式是ZCu2＋===Z2C()选项ABCD正极ZnCuCuFe负极CuZnZnZn答案C电解质溶液CuCl2HSO2 4CuSO4HCl解析该原电池负极为Zn，正极为比Zn不活泼的金属或石墨等，电解质溶液中含有Cu2＋，故只有C选项正确。题组2 原电池的应用依据图示，可推断出以下离子方程式中错误的选项是( )A．2Ag(s)＋Cd2＋(aq)===2Ag＋(aq)＋Cd(s)B．Co2＋(aq)＋Cd(s)===Co(s)＋Cd2＋(aq)C．2Ag＋(aq)＋Cd(s)===2Ag(s)＋Cd2＋(aq)D．2Ag＋(aq)＋Co(s)===2Ag(s)＋Co2＋(aq)答案A解析依据原电池学问，金属活动性：负极＞正极，可得三种金属的活动性挨次应为Cd＞Co＞Ag，则选项中符合此关系的置换反响成立。有a、b、c、d四个金属电极，有关的试验装置及局部试验现象如下：试验装置试验装置局部试验现象a极质量减小b极质量增加b极有气泡产生c极无变化试验装置局部试验现象d极溶解c极有气泡产生电流从a极d极由此推断这四种金属的活动性挨次是( )a>b>c>dC．d>a>b>c答案C

b>c>d>aD．a>b>d>c解析由第一个装置a极溶解，故a为负极，可知金属活动性a>b，其次个装置依据金属活动挨次可知金属活动性b>c；同理第三个装置d极溶解可知，d极为负极，金属活动性d>c；由第四个装置电流从a极流向d极，则电子从d极流向a极，故金属活动性d>a，则选项C符合题意。以下表达正确的选项是( )反响AlCl＋4NaOH===NaAlO＋3NaCl＋2HO可以设计成原电池3 2 2Zn和稀硫酸反响时，参加少量CuSO溶液能加快产生H的速率4 2FeCu片放入稀硫酸中，并用导线把二者相连，观看到Cu片上产生大量气泡，说明Cu与HSO能发生反响而Fe被钝化2 4Zn－Cu原电池工作过程中，溶液中H＋向负极作定向移动答案B解析A项，锌与置换出来的铜在电解质溶液中形成原电池，加快产生H的速率；C项，构成原电池，负极Fe－2e－===Fe2＋，正极22H＋＋2e－===H↑；D项，H＋向原电池的正极作定向移动。2．Mg－AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池方程式为 2AgCl＋Mg===Mg2＋＋2Ag＋2Cl－。有关该电池的说法正确的选项是( )可用于海上照明供电B．负极反响为AgCl＋e－===Ag＋Cl－C．Mg为电池的正极D．AgCl为正极，发生了氧化反响答案A解析Mg－AgCl电池工作时将化学能转化为电能，可用于海上照明供电，A项正确；该电Mg发生氧化反响作电池的负极，反响式为Mg－2e－===Mg2＋，B、C项不正确；AgCl发生复原反响，为电池正极，D项不正确。10．锂电池是一代型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视多种锂电池某种锂电池的总反响方程式为Li＋MnO===LiMnO以下说法正确的选项是( )2 2A．Li是正极，电极反响式为Li－e－===Li＋B．Li是负极，电极反响式为Li－e－===Li＋C．MnO是负极，电极反响式为MnO＋e－===MnO－2 2 2D．Li是负极，电极反响式为Li－2e－===Li2＋答案B0 ＋4 ＋1＋3解析由总反响方程式Li＋MnO

===LiMnO2

可知，Li元素在反响后化合价上升(0→＋1)，Mn元素在反响后化合价降低(＋4→＋3)。Li被氧化，在电池中作负极，电极反响为Li－e－===Li＋，MnO在正极上反响，电极反响为MnO＋e－===MnO－。2 2 2[力量提升题]验结果：灵敏试验序号AB烧杯中的液体电流计指针是否偏转1ZnZn乙醇无2ZnCu稀硫酸有3ZnZn稀硫酸无4ZnCu苯无5CuC氯化钠溶液有6MgAl氢氧化钠溶液有分析上述试验，答复以下问题：试验2中电流由 极流向 极(填“A”或“B”)。试验6中电子由B极经导线流向A极，说明负极是 (填“镁”或“铝”)电极。(3)试验5说明 (填字母，下同)。A．铜在潮湿空气中不会被腐蚀B．铜的腐蚀是自发进展的(4)分析上表有关信息，以下说法不正确的选项是 。A．相对活泼的金属肯定作负极B．失去电子的电极是负极C．烧杯中的液体必需是电解质溶液D．原电池中，浸入同一电解质溶液中的两个电极，是活泼性不同的两种金属(或其中一种是非金属导体)答案(1)B A (2)铝(3)B (4)A解析(1)2中，Cu为正极，Zn为负极。(2)电子由负极流向6BAB(Al)。(3)5是铜的吸氧腐蚀，说明铜的腐蚀是自发进展的。(4)推断原电池负极时，不能简洁地比较金属的活动性，要看反AlMg更易失电子，Al作负极，Mg作正极；在原电属，或一种金属和一种能导电的非金属都可以作电极。200mLHSO组成的原电池如下图。2 4原电池的负极反响式是 ，正极反响式是 。电流的方向是 。一段时间后，当在铜片上放出1.68L(标准状况)气体时，HSO恰好消耗一半。则产生这2 4些气体的同时，共消耗 g锌，有 个电子通过了导线，原硫酸的物质的量浓度是 (设溶液体积不变)。答案(1)Zn－2e－===Zn2＋(2)Cu极流向Zn极

2H＋＋2e－===H↑2(3)4.875 9.03×1022 0.75mol·L－1解析 (3)产生0.075molH2

0.075mol×2＝0.15mol电子，消耗0.075molZn和0.075molHSOm(Zn)＝0.075mol×65g·mol－1＝4.875g，2 4N(e－)＝0.15mol×6.02×1023mol－1＝9.03×1022，0.075mol×2c(HSO)＝ ＝0.75mol·L－1。2 4 0.2L13．(1)利用反响Cu＋2FeCl===CuCl＋2FeCl

设计成如下图原电池，答复以下问题：3 2 2①写出电极反响式：正极 ；负极 。②图中X溶液是 ，Y溶液是 。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。2掌握适合的条件，将反响2Fe3＋＋2I－ 2Fe2＋＋I，设计成如下图的原电池。2请答复以下问题：①反响开头时，乙中石墨电极上发生 (填“氧化”或“复原”)反响，电极反响式为 甲中石墨电极上发生 反响电极反响式为 。②电流计读数为0时，反响到达平衡状态，此时在甲中参加FeCl2

固体，则乙中的石墨作 (填“正”或“负”)极，该电极的电极反响式为 。2Cu＋O

＋2HSO===2CuSO＋2HO可制备CuSO

2 2 4 4 2 4其正极电极反响式为 。答案(1①2F3＋＋2e－===2F2＋

Cu－2e－===C2＋

②FeCl3

CuCl2

③阳(2)①氧化2I－－2e－===I2

复原2Fe3＋2e===2Fe2＋

②正I2

＋2e－===2I－

(3)O2

＋