高中化学必修2讲义专题2第三单元化学能与电能的转化

第三单元I化学能与电能的转化

第一课时

化学能转化为电能化学电源

［考试要求］

1.原电池的概念(a/a)

2.铜一锌原电池的原理及电极反应式(b/b)

3.原电池的构成条件(a/b)

4.常见化学电源(b/c)

晨背•重点百句

1.构成原电池的条件

••(1)有活泼性不同的两个电极；

(2)电极插入电解质溶液中；

(3)电极间形成闭合回路；

(4)能自发地发生氧化还原反应。

2.原电池工作原理口诀

原电池分两极(正、负)；负极氧化正(极)还原；电子由负(极)流向正(极)；阳(离子)

广、向正(极)阴(离子)向负(极)。

**3.原电池正、负极的判断

化合价升高一»失去电子―••发生氧化反应一,,负极；

化合价降低一••得到电子一•■发生还原反应一»•正极。

厂、4.钢铁发生电化学腐蚀的电极反应和总反应

负极反应：Fe—2e-=Fe2+,

正极反应：O2+4(T+2H2O=4OH-,

总反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2,

4Fe(OH)2+O24-2H2O=4Fe(OH)3o

原电池及其工作原理

基础•自主落实

1.实验探究

［实验1］把一块锌片和一块铜片分别插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察实验现象。

［实验2］把一块锌片和一块铜片同时插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察实验现象。

实验1、2现象：实验1、2中现象相同，均为锌片周围有气泡产生,铜片周围无明显

现象。

实验结论：锌在金属活动性顺序中位于氢前面，能置换酸中氢；铜片在金属活动性顺

序中位于氢后面，不能置换酸中氢。

［实验3］用导线把实验2中的锌片和铜片连接起来，观察实验现象。

［实验4］在导线中间接一个灵敏电流计，观察实验现象。

实验3、4现象：锌片周围无气泡产生,铜片周围有气泡产生;电流计指针发生偏转。

实验结论：锌、铜用导线连接后插入稀硫酸溶液中，导线中有电流产生。

2.原电池

(1)概念：将化学能转变为电能的装置.

(2)工作原理(以锌一铜一稀112so4原电池为例)：

失e沿3线传递，有电流产生

轼化反应I由.一由汕鲤反应

Zn-2e=2导］■回铜锌,、、池.12H..=41

下电解质溶液不

阴离了一1—阳离子

(3)构成条件

a.有活泼性不同的两个电极

b.电极插入电解质溶液中

c.电极间构成闭合回路

d.能自发地发生氧化还原反应

(4)原电池的电极反应

负极一流出电子一发生氧化反应,

正极f流入电子f发生还原反应。

［特别提醒］原电池的正极是导体，它不参与化学反应；负极反应不一定是负极材料本

身的反应，有的原电池的负极既是导体又是负极反应物(如铜锌原电池)，有的原电池负极的

作用是导体(如Hz、O2燃料电池)，它不参与化学反应。

探究

1.将铁片、镁片用导线连接插入稀硫酸中，则铁片上发生什么反应，电极反应式如何

书写？

提示：镁比铁活泼，链作负极，铁作正极，铁电极上发生还原反应，电极反应式是2H

+4-2e~=H21o

2.原电池的电极材料都必须是金属吗？

提示：原电池的电极材料可以是两种活泼性不同的金属，也可以是一种金属与一种可

导电的情性材料(如石墨)，在燃料电池中，电极本身均不发生反应，故两极均可用情性材料。

3.原电池内部阴、阳离子是如何移动的？

提示：阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。

生成•系统认知

1.原电池的判断

看本质一反应是氧化还原反应，是放热反应

两个电极为导体而且活泼性存在明显的差异

看电极一

（燃料电池的电极一般都为惰性电极）

有电解质溶液，而且一般要求负极材料和

看溶液

电解质溶液反应

两电极用导线相连或直接接触，插入电解质

看回路

溶液中构成闭合回路

2.原电池正负极的判断

较活泼的金屈—一

I一较不活法的金属或导电的非金属

电子流出的一极一负正一电子流入的一极

发生辄化反应的一极一一发生还原反应的一•极

阴离子移向的一极一极极一阳离子移向的一极

」一项收增加或不险的-极

质反减安的一极一L

演练・应用体验

1.如图所示的装置，能够组成原电池产生电流的是

0

稀盐酸稀盐酸

解析：A项中两个电极相同；B项中蔗糖是非电解质；C、D项没有形成闭合回路，因

此A、B、C、D都不符合原电池的构成条件，不能产生电流。

答案：EF

2.（2015•浙江10月考试）如图所示进行实验，卜列说法不正确的是（

A.装置甲的锌片上和装置乙的铜片上均可观察到有气泡产生

B.甲、乙装置中的能量变化均为化学能转化为电能

C.装置乙中的锌、铜之间用导线连接电流计，可观察到电流计指针发生偏转

D.装置乙中负极的电极反应式：Zn—2e~=Zn2+

解析：选B甲装置不是原电池，不能将化学能转化成电能。

原电池原理的应用

基础•自主落实

1.钢铁的电化学腐蚀

(1)电化学腐蚀

金属跟电解质溶液接触,发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化的腐蚀。

⑵钢铁的电化学腐蚀

电解质

钢铁表面水膜中含有H+和OH，还溶有02等气体

溶液

负极材料：Fe,电极反应：Fe—2e-=Fe2+

电极

正极材料：C,电极反应：O2+4e「+2H2O=4Oir

2Fe+O24-2H2O=2Fe(OH)2,进一步被氧化，4Fe(OH)2+()2

总反应

+2H2O=4Fe(OH)3,Fe(OH)3易分解生成铁锈(FezC^xH?。)

2.金属活动性强弱的判断

由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验

inni

装置

ciisa溶液

现象二价金属A不断溶解C的质量增加A上有气体产生

⑴装置甲中负极的电极反应式是A-2e-=A2+o

(2)装置乙中正极的电极反应式是Cu2++2e-=Cu。

(3)四种金属活动性由强到弱的顺序是l)>A>B>Co

探究•思考发现

1.锌与稀硫酸反应时，若滴几滴硫酸铜溶液，反应速率会加快，试分析其原因。

提示：滴加硫酸铜溶液后，会有少量锌与硫酸铜反应置换出铜，生成的铜、锌分别作

为原电池的两个电极而形成原电池，从而加快锌与稀硫酸的反应。

2.已知反应Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+,请将该反应设计成原电池，画出原电池装置图

并标出正、负极。

AgNO,溶液

提示：先确定两个电极，负极失电子化合价升高，所以铜作负极，再找活泼性比铜弱

的碳棒或银棒作正极；从反应中可以看出电解

质溶液中必须含有银离子，所以用硝酸银溶液作电解质容液。装置图见右图。

生成

原电池原理的应用

1.加快氧化还原反应的速率

(1)原理；在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中的粒子运动时

相互间干扰减小，使反应速率增大。

(2)应用：实验室用Zn和稀H2s。4(或稀盐酸)反应制H2,常用粗锌，它产生Hz的速率

快。原因是粗锌中的杂质和锌、稀H2s。4形成原电池，加快了锌的腐蚀，使产生Hz的速率

加快。

2.比较金属的活动性强弱

(1)原理：原电池中，一般活动性强的金属为负极，活动性弱的金属为正极。

(2)应用：有两种金属A和B,用导线连接后插入到稀硫酸中，观察到A极溶解，B极

上有气泡产生，由原电池原理可知，金属活动性A>B。

3.设计原电池

(1)首先将已知氧化还原反应拆分为两极反应式。

氧化反应：还原剂一，拽一==氧化产物(负极反应式)；

还原反应：氧化剂+，设一=还原产物(正极反应式)；

正极反应式+负极反应式=电池的总反应式。

(2)根据原电池的电池反应特点，结合两极反应式找出正负极材料及电解质溶液。

①电解质溶液的选择：电解质溶液一般要能够与负极发生反应或者电解质溶液中溶解

的其他物质能与负极发生反应(如空气中的氧气)。

②电极材料的选择：在原电池中，一般选择活泼性较强的金属作为负极，活泼性较弱

的金属或能导电的惰性材料作正极。负极材料或还原性物质在负极上失去电子被氧化，氧

化性物质在正极上得到电子被还原。

(3)实例：

原理装置图

Zn+H2SO4=ZnSO4+H2t

负极反应：Zn—2e-=Zn2+

fZn-负极

正极反应：2H+2e----Ihf

1J稀硫酸

演练・应用体验

1.100mL浓度为2moi・11|的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生

成H2的总量，可采用的方法是()

A.加入适量6moi1一1的盐酸

B.加入几滴CuCL溶液

C.加入适量蒸馈水

D.加入适量的NaCI溶液

解析：选B加入适量6niobL-1的盐酸，增大了溶液中c(H+)和z/(H+),反应速率加快，

产生的量也增多，所以A不符合题意；加入适量蒸悻水或加入适量的NaCI溶液后，溶

液中c(H+)降低，反应速也减慢；加入几滴CuCL溶液，锌置换出少量铜，锌、铜在盐酸中

构成原电池，加快了反应速率，但不影响产生H2的量，故B正确。

2.有A、B、D、E四种金属，当A、B组成原电池时，电子流动方向A-B；当A、

D组成原电池时，A为正极；B与E构成原电池时，电极反应式为E2++2(T=E,B—2e-

=B2\则A、B、D、E金属性由强到弱的顺序为()

A.A>B>E>DB.A>B>D>E

C.D>E>A>BD.D>A>B>E

解析：选D原电池电子由负极流向正极，负极活泼.，故活动性是A>B;当A、D组

成原电池时，A为正极，故金属活动性为AvD;B与E构成原电池时，B失去电子，即B

作负极，金属活动性为B>E;A、B、D、E金属性由强到弱的顺序为D>A>B>E。

野窟化学电源

基础•自主落实

1.原理

原电池原理。

2.优点

化学电源的能量转化率比燃料燃烧大的多o

3.分类

'一次电池：用过之后丕能复原，如锌镒干电池、纽扣电池等;

二次电池：充电后能继续使用,如铅蓄电池、银氢电池等；

燃料电池：燃料不贮存在电池内部，可持续使用，能量

、利用率高，如氢氧燃料电池、甲醇燃料电池。

4.常见化学电源的组成

电池名称电极材料电解质溶液

负极正极

锌铳干电池畦碳棒氯化铉等

银锌纽扣电池接小化银氢氧化钾溶液

铅蓄电池蛰二氧化铅硫酸

银氢电池贮氢合金泡沫氧化银氢氧化钾溶液

氢氧燃料电池旦1放电6放电氢氧化钾溶液

甲醇一空气燃

甲片放电必放电氢辄化钾溶液

料电池

探究•思考发现

1.铅蓄电池的正、负极材料是什么？电解质溶液是什么？

提示：负极：Pb,正极：PbO2,电解质溶液：稀H2sOg

2.氢氧燃料电池在酸性条件和碱性条件下的正极反应式相同吗？若不同，请分别写出

反应式。

提示：不相同；酸性条件下正极反应式：O2+4H++4e—=2%0,碱性条件下正极反

应式：2H2O+O2+4e==4OH，

3.除氢氧燃料电池外，其他燃料电池的负极反应物通常还有哪些？正极放电的是什么

物质？

提示：负极还可以是炫（如甲烷、乙烷等）、醇（如甲醇、乙醇等）、氯、燃气等可燃性气

体

或液体。正极放电的是氧气。

生成

1.常见化学电源的反应原理

（1）锌铳干电池

Zn+2NH4C14-2MnO2=Zn(NH3)2C12+2MnO(OH)

⑵铅蓄电池

放电

PbO2+Pb+2H2sO,士』2PbSO+2HO

充电42

(3)甲醇一空气燃料电池

2CH3OH4-3O24-4OH-=2COr4-6H2O

2.氢氧燃料电池

电极材料钳

电解质溶液氢氧化钾溶液盐酸

后电动知电动知

L化钾，容液I盐酸

It1d11r

电池反应原理水T水一

负极（一）:—三轴气负极（-）：一三轲气

多扎金属・正极（+）：多孔金属

氧气/・正极G）：

氧气三:」多扎金属」多孔金属

♦

氢电M钾$容液盐酸

负极：2H2+4OH一负极：2H2—4e一=4H+

电极反应正极：+

~4e~=4H2OO2+4H4-4e~

正极：)一

C2+2H2C>+4e-=4OH=2H2O

总反应

2H24-O2=2H2O

［特别提醒］

（1）燃料电池的本质是燃料与氧化剂之间能够发生自发的氧化还原反应，且能够对外放

出能量。

（2）燃料电池在使用过程中，并没有发生燃料的燃烧，而是燃料和氧化剂分别在两极放

电，将化学能转化为电能。

（3）燃料的燃烧是一种剧烈的氧化还原反应，而燃料电池中发生的氧化还原反应则是缓

和平稳的。

（4）燃料燃烧时，大量的热能释放到空气中，能量利用率低，燃料电池工作时，能量转

化率较高，是一种高效、环境友好的发电装置。

演练

1.燃料电池是一种新型电池，它主要是利用燃料燃烧原理把化学能直接转化为电能，

氢氧燃料电池的基本反应是：

X极：1o2+H2O4-2e-=2OH-

--

Y极：H2+2OH-2e=2H2O

下列说法正确的是（）

A.X是负极B.Y是正极

C.Y极上发生还原反应D.Y极上发生氧化反应

解析：选D由电极反应式可知，X极上发生还原反应，X是电池的正极，Y极上发生

氧化反应，Y是电池的负极。

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Li+MnO2=LiMnO2,下列说法正确的是

A.Li是正极，电极反应为Li—€一="+

B.Li是负极，电极反应为Li—0一=。+

C.MnCh是负极，电极反应为MnO2+e-=Mn。*

D.Li是负极，电极反应为Li—2e~=Li2+

0+4+1+3

解析：选B由总反应Li+MnO2=LiMnO2可知，Li元素在反应后化合价升高(Of+

1),Mn元素在反应后化合价降低(+4~+3)。Li失电子被氧化，在电池中作负极，电极反

应为Li—e-=Li+oM11O2在正极上得电子被还原，电极反应为MnO24_e~=MnO2•

［方法技巧］

给出总反应，写电极反应式的方法

⑴逐步分析法

(2)寻找易写电极反应突破法

根据总反应方程式和电解质特点，写出校易写的电极反应，然后用总反应减去该电池反应可

得另一极的电极反应。

复杂电极反应|=|总反应|一|校简单一极的电极反应

如CH4酸性燃料电池中：

CH44-2O2=CO24-2H2O.......总反应

+

201+8H4-8e~=4H2O......正极反应式

CH4+2H2O-8e=CO24-8H+......负极反应式

［三级训练・节节过关］

课堂・巩固练

1.如下图所示装置，能够组成原电池的是(

硫酸铜溶液乙醉溶液

ABCD

解析：选CA项，两电极材料相同，且不能发生氧化还原反应，不能组成原电池,

错误；B项，两电极材料相同，不能组成原电池，错误；C项，装置为原电池，Zn为负极,

Cu为正极，发生反应Zn+Cu"=Zn2i+Cu,正确；D项，乙醇溶液不走电解质溶液，

不能组成原电池，错误。

2.下列有关电池的说法中不正确的是（）

A.上用的锂离子电池属于二次电池

B.铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极

C.甲醇燃料电池可把化学能转化为电能

D.锌镒干电池中，锌电极是负极

解析：选B上用的锂离子电池是可充电电池，A正确；铜锌原电池中，Cu为正

极，Zn为负极，外电路中电子由负极流向正极，B错误；燃料电池将化学能转化为电能，

C正确；锌疑干电池中，Zn为负极，D正确。

3.如图装置所示，铜片上发生的反应为（）

A.Zn2+4-2e-=Zn

+

B.2H4-2e~=H2t

C.Zn-2e-=Zn2+

D.Cu2+4-2e-=Cu

解析：选B根据图示可知，该装置为原电池，由于还原性Zn>Cu,所以Zn是负极,

发生氧化反应，Cu是正极，H+在正极上得到电子，发生还原反应，电极反应式是2H++2e

4.（2016•绍兴一中期中）如图是铜锌原电池示意图。当该原电池工作

时，下列描述不正确的是（）

A.溶液逐渐变蓝

B.锌片逐渐溶解

C.铜片上有气泡产生

D.电流计指针发生偏转

解析：选A该原电池中，锌易失电子作负极，铜作正极，正极上氢离子得电子生成

氢气，溶液没有铜离子生成，不会变蓝，故A错误；Zn易失电子作负极，所以锌片逐渐溶

解，故B正确；Cu作正极，正极上氢离子得电子生成氢气，所以铜片上有气泡产生，故C

正确；铜锌原电池中，电子从负极流向正极，所以电流计指针发生偏转，故D正确。

5.原电池原理的发现是储能和供能技术的巨大进步，是化学对人类的一项重大贡献。

⑴现有如下两个反应:A.NaOH+HCl=NaCl+H2O；B.Zn+H2SO4=ZnSO4+H21,

判断能否设计成原电池：A.,B.（填“能”或“不能”）。

（2）将纯锌片和纯铜片按图方式插入100mL相同浓度的稀硫酸中一段时间，回答下列

问题：

①下列说法正确的是_________o

a.甲、乙均为化学能转变为电能的装置

b.乙中铜片上没有明显变化

c.甲中铜片质量减少，乙中锌片质量减少

d.两烧杯中溶液中的H+的浓度均减小

②在相同时间内，两烧杯中产生气泡的速率：甲乙（填“或“=”）。

③请写出图中构成原电池的负极反应式o电池工作时，溶液

中的sor向极移动，电池工作完成后，溶液中sor浓度_______（填“增大”“减

小”或“不变”）o

解析：（1）A不能设计成原电池，原电池要求自发发生氧化还原反应，A是复分解反应，

故不能；B能；（2）a项，甲形成了原电池，乙没有形成原电池，故甲是化学能转化为电能，

乙不是，错误；b项，乙不是原电池，铜与稀硫酸不反应，正确；c项，甲中锌作负极，质

量减少，错误；d项，甲烧杯中形成原电池，锌作负极，溶液中c（H+）减小，乙烧杯中锌直

接与稀硫酸反应，c（H+）减小，正确。形成原电池反应速率加快，故反应速率甲〉乙；负极

失电子，Zn-2e"=Zn2+,原电池中阴离子向正极移动，即向锌极移动，硫酸根不参与氧

化还原反应，故离子浓度不变。

答案：（1）不能能⑵①bd②〉③Zn—2e-^=Zn2+负不变

全面练

1.如图是铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中形成的原电池，则锌片是（）

A.阴极：得到电子，发生氧化反应

B.正极：得到电子，发生还原反应

枭/稀硫酸

C.阳极：失去电子，发生还原反应------

D.负极：失去电子，发生氧化反应

解析：选D原电池的两极是以正、负机命名：在酸性溶液中比较活泼的一机是负机，

所以锌片是负极，负极失去电子发生氧化反应。

2.（2016•宁波/实中学期中）“盐水动力”玩具车的电池以镁片、

活性炭为电极，向极板上滴加食盐水后电池便可工作，电池反应为

2Mg+O2+2H2O=2Mg（OH）20下列关于该电池的说法错误的是

（）

A.镁片作为正极

B.食盐水作为电解质溶液

C.电池工作时镁片逐渐被消耗

D.电池工作时实现了化学能向电能的转化

解析：选A根据原电池原理镁为负极发生氧化反应；氧气在正极发生还原反应,

3.已知空气一锌电池的电极反应如下：

-

锌电极：Zn+2OH-2e-=ZnO4-H2O；

石墨电极：|o2+H2O+2e==2OH-.

可以判断石墨电极是（）

A.负极，发生还原反应B.正极，发生氧化反应

C.负极，发生氧化反应D.正极，发生还原反应

解析：选D在电池中，失去电子的一极是负极，发生氧化反应，得到电子的一极是

正极，发生还原反应。

4.如图是氢氧燃料电池构造示意图。下列说法不正确的是

）

此曰口^。2（空气）

A.a极是负极

B.电子由b通过溶液流向a

HOJ_IZI_LHO

C.该电池总反应是2H2+O2=2H2O22

D.氢氧燃料电池是环保电池

解析：选BA项，氢氧燃料电池中，通入氢气的a极为负极，正确；B项，通入氧气

的b极为正极，电子由a经过导线流向b,错误；C项，氢氧燃料电池的总反应为2H2+

O,=2H,O,正确：D项，氢氧燃料电池反应产物是水，无污染，是环保电池，正确。

5.（2016,余杭中学等四枚联考）关于如图装置的叙述中正确的是（）

_计

玻璃筒（无底）

石墨棒

饱和食盐水

A.电流由铁钉经过导线流向石墨棒

B.该装置是一个简易的电解饱和食盐水的装置

+

C.石墨棒上发生的电极反应式：2H+2e-=H2I

D.石墨棒上发生的电极反应式：2H2O+O24-4e-=4OH-

解析：选D电流从石墨棒沿导线流向铁棒，故A错误；该装置是铁的吸氧腐蚀的装

置，属于原电池，故B错误；石墨棒作正极，石墨棒上的电极反应式:2H2O+（h+4e-=4OH

一，故C错误，D正确。

6.（2016•耦乡高级中学期中）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，下列叙述正确的是（）

A.装置甲中铜片表面产生气泡

B.装置甲溶液中SOU向铜片做定向移动

C.装置乙中电子从铜片经导线流向锌片

D.装置乙中正极的电极反应式：2H++2e-=H2t

解析：选D甲不是原电池，只是锌片与稀硫酸反应，且表面有气泡，铜片不参与反

应也没有任何现象；乙是原电池，锌片是负极，失电子发生氧化反应，锌片溶解，铜片是

正极得电子发生还原反应，表面有气泡。

7.一个原电池的总反应方程式为Zn+Cu2+==Zn2++Cu,该原电池可能为（）

选项ABCD

正极CuAlZnFe

负极ZnZnCuZn

电解废溶液

H2SO4CuSO4ZnChCuCh

解析：选D由电池的总反应方程式知，Zn被氧化作负极，比Zn活动性弱的金属或

导电的非金属作正极，CM+被还原，溶液应为可溶性铜盐溶液。对照各选项，D项符合题

意。

8.有a、b、c、d四个金属电极，有关的反应装置及部分反应现象如下:

bab9C(1

£©11ar©i

Iyj1UIg1n

实验装置

..■■■

J_-h___Ikjr-___*_a

C11SO4^0稀硫用2稀破酸

部分实验a极质量减小b极溶液中的so7向d极溶解c极有气电流从a极流向d

现象质量增加b极移动体产生极

由此可判断这四种金属的活动性顺序是()

A.a>b>c>dB.b>c>d>a

C.d>a>b>cD.a>b>d>c

解析：选Ca极质量减小b极质量增加，说明a是负极，b是正极，金属性a>b;溶

液中的SO「向b极移动，说明b电极是负极，金属性b>c;d极溶解c极有气体产生，说

明d电极是负极，c电极是正极，金属性d>c;电流从a极流向d极，说明a电极是正极，

d电极是负极，金属性d>a,所以金属性d>a>b>c。

9.将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。

(1)锌片上发生的电极反应式为;

银片上发生的电极反应式为O

(2)若起始时该电池中两电极的总质量为60g,工作一段时间后，取出锌片和银片洗净

干燥后称重，总质量为47g,则生成出体积(标准状况)为,电子转移数目是

解析：(1)因金属的活动性Zn>Ag,所以将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池时，锌

片作负极，发生氧化反应Zn—2e-=Zn2+,银片作正极，发生还原反应2H+4-2e~=H2t©

(2)锌片与银•片总质量减I轻，是因为负极锌失去电子溶解，根据电子得失守恒有：

Zn4-2H+=Zn2+4-Hzt〜转移2e-

65g_22.4L_2moi

60g—47gVLx

得V=4.48L,x=0.4mol,故可代一)=0.42.。

+

答案：(l)Zn-2e==Zn2+2H4-2e-=H2t

(2)4.4«L0.4NA

10.依据氧化还原反应：2Ag++Cu=Cu2++2Ag设计的原电池如图所示。入

xr(A)-|Ag

请回答下列问题：Q口

(1)电极X的材料是;电解质溶液Y是o|口口

(2)银电极为电池的极,发生的电极反应

为:X电极上发生的电极反应为(填“氧化”或7

“还原”)反应。

(3)外电路中的电子(填“流出”或“流向”)Ag电极。

(4)当有1.6g铜溶解时，银电极增重go

解析：(1)由原电池反应：2Ag++Cu=Cu2++2Ag铜失电子，发生氧化反应，作负

极，比铜不活泼的金属或石墨作正极，电解质溶液用可容性的硝酸银溶液，则电极X的材

料是铜，电解质溶液Y是AgNO3溶液。

(2)由(1)知，银电极为电池的正极，发生的电极反应为Ag++e=Ag,X电极上发生氧

化反应。

（3）外电路中，Cu是负极，Ag是正极，Cu失去的电子沿导线经电流计流向正极（Ag电

极）。

（4）1.6g铜的物质的量为1.6+64=0.025mol,根据反应2Ag++Cu=Cu2++2Ag,银电

极增重实际上是生成金属银的质量，为0.025molx2xl08g-mo「=5.4g。

答案：（l）CuAgNO3溶液（2）正Ag++e-=Ag氧化（3）流向（4）5.4

提能练

1.利用化学反应：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu,可以设计出一种原电池。该原电池工

作时（）

A.Fe为正极B.Cu为负极

C.负极上发生氧化反应D.正极上发生氧化反应

解析：选C由于金属活动性Fe>Cu,所以Fe是负极，Cu是正极，在负极Fe上发生

-2+2+-

氧化反应：Fe-2e=Fe,在正极Cu上发生还原反应，Cu+2e=Cuo

2.（2016•舟山中学期中）如图所示，下列说法正确的是（）心、

A.铁电极的电极反应式为Fe—3e-=Fe3+__L

B.溶液中的H+移向Fe电极ULJU

c.该装置中能量转化方式为电能转化为化学能IHlIi

D.电子从铁棒经导线流入石墨棒稀"80'

解析：选DA选项错误，铁电极的电极反应式为Fe—2e-==Fe2+；B选项错误，溶

液中的H+移向C电极；C选项错误，该装置中能量转化方式为化学能转化为电能；D选项

正确。

3.我国首创的海洋电池以铝板为负极，钳网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧

气与铝反应产生电流，电解总反应为4AI+3O2+6H2O=4AI（OH）3,下列说法不正确的是

A.正极反应式为02+2%0+加一=4OH一

B.电池工作时，电流由铝电极沿导线流向钝电极

C.以网状的钳为正极，可增大与氧气的接触面积

D.该电池通常只需要更换铝板就可能继续使用

解析：选BA项，负极反应式：Al—3e-=/VP+,正极反应式：Ch+ZHzO+de-=4OH

一，正确；B项，电流应由正极销沿导线流向负极铝，错误；C项，网状的销表面积大，与

氧气的接触面积大，正确；D项，负极的铝板被氧化而消耗，正极材料没有消耗，因此需

要更换铝板就可继续使用，正确。

4.如图所示，电流表指针发生偏转，同时A极质量减少，B极上有

Al^B

C

气泡产生，C为电解质溶液，下列说法错误的是（）

A.B极为原电池的正极

B.A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸

C.C中阳离子向A极移动

D.A极发生氧化反应

解析：选CA项，电流计指针偏转，说明原电池在工作，由于A极质量减少，B极

上有气泡产生，则A是负极，B是正极，正确；B项，负极金属活动性大于正极，而且在

正极有气泡产生，则溶液为酸，是H+被还原为Hz逸出，因此A、B、C可能分别为Zn、

Cu、稀盐酸，正确；C项，阳离子移动方向与电流方向一致，阴离子电子移动方向与电流

方向相反，溶液C中阳离子向正极B极移动，错误；D项，电极A是负极，失去电子，发

生氧化反应，正确。

5.如图所示，两电极一为碳棒，一为铁片，若电流表的指针发生偏转,

且a极上有大量气泡生成，则以下叙述正确的是（）

A.a为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸

B.b为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液

C.a为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸

D.b为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液

解析：选C电流表指针发生偏转，有电流通过，是原电池装置，a极上有大量气泡生

成，a为正极，b为负极，H+在a极上被还原成Hz,即a为正极是碳棒，b为负极是铁片，

烧杯中溶液为硫酸，C项符合。

6.（2016•浙江4月考试）MgH2O2电池是一种化学电源，以Mg和石墨为电极，海水

为电解质溶液，示意图如图。下列说法不正确的是（）

A.石墨电极是该电池的正极

B.石墨电极上发生还原反应

C.Mg电极的电极反应式：Mg—2e-=Mg2+

D.电池工作时，电子从Mg电极经导线流向石墨电极，再从石墨电极经电解质溶液流

向Mg电极

解析：选D在Mg.HzOz电池中，Mg为负极，石墨为正极。电池工作过程中，镁电

极失去电子，所产生的电子经导线流向石墨电极，在石墨电极表面得到电子，转变成

OH-,负极生成的流向正极，溶液中的阴离子流向负极，在电解质溶液中不存在电子

的流动。综上分析，D项错误。

7.（2016•强州*通高中联考）以锌片和铜片为两极、稀硫酸为电解液组成原电池如图所

示，当导线中通过2moi电子时，下列说法正确的是（）

IdPi

Znf(Cu

稀破峻

A.锌片溶解1mol,铜片上析出22.4L氢气

B.两极上溶解和析出的物质的质量相等

C.锌片溶解了1g,铜片上析出1g氢气

D.电解质溶液pH升高

解析：选D在涉及原电池的有关计算中，关键是要把握住一点即两极得失电子数应

相等。利用这一特点，我们从电极反应看：负极：Zn—2e-正极：2H++2e=H2f,

当溶解1mol锌失去2moi电子，铜片上析出1mol氢久也得到2moi电子，但并非一定在

标准状况下，所以气体体积不一定是22.4L。硫酸浓度下降，电解质溶液pH升高这样可推

出D为正确选项。

8.（2016•桐I乡高级中学期中）脱（N2H力空气燃料电池是一种环保型碱性燃料电池（如图所

示），电解质溶液是20%〜30%的KOH溶液。电池总反应为N2H4+O2=N2+2H2。。下

列关于该燃料电池工作时的说法正确的是（）

4

A.负极的电极反应式是

N2H4+4OH-4e==4H2O+N2t

B.正极的电极反应式是02+4不+4©一=2%0

C.溶液中阴离子向正极移动

D.放电后电解质溶液的碱性增强

解析：选AB选项错误，正极的电极反应式是O2+2H2O+4e-=4OH-;C选项错

误，溶液中阴离子向负极移动；D选项错误反应生成水，溶液稀释，碱性减弱。

9.A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸，如下图所示:

AB

(DA中反应的离子方程式为。

(2)B中Sn极的电极反应式为,

Sn极附近溶液的以不)(填“升高”“降低”或“不变”)o

(3)C中被氧化的金属是________，总反应式为

解析：A烧杯不符合构成原电池的条件，属于金属与酸的反应；B、C装置构成了原电

池，金属活动性：Zn>Fe>Sn,所以B中Fe为负极，被氧化；C中Zn为负极，被氧化。B

烧杯中Fe失去电子，电子通过导线流向Sn极，Sn极上有气体产生，浓度降低。

答案：(l)Fe+2H+=Fe2++H2t

(2)2H++2e~=H2t降低

(3)ZnZn4-112SO4=ZnSO4+112t

10.化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。

(1)锌镒干电池是应用最普遍的电池之一(如图所示)，锌镒干电池的

负极材料是,负极发生的电极反应式为。若

反应消耗16.25g负极材料，则电池中转移电子的物质的量为锌隹电池的构造

nioL

(2)目前常用的银(Ni)镉(Cd)电池其电池总反应式可以表示为Cd+2NiO(OH)+

放电

2H2。..2Ni(OH)24-Cd(OH)2,已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水，但能溶于酸，

以下说法中正确的是________O

A.NiO(OH)作负极

B.Cd作负极

C.此电池是一次电池

D.放电时化学能转变为电能

(3)如图为氢氧燃料电池的构造示意图，根据电子运动方向可知，则X

X极为电池的(填“正”或“负”)极，Y极的电极反应式为

叩三

解析：(1)锌线干电池中的负极是Zn,发生氧化反应，失去电子生成锌离子，电极反应

式是Zn—2e~=Zn2+;16.25gZn的物质的量是16.25g-H>5g*mol",=0.25mol,1molZn

失去2moi电子，所以电池中转移电子的物质的量是。.5mol。

(2)由电池反应可知，Cd元素化合价由0~+2,化合价升高被氧化，Cd作电池负极，

A错误，B正确；电池可以充放电，因此是二次电池，C错误；放电时化学能转变为电能，

D正确。

(3)氢氧燃料电池中，电子从负极向正极移动，X是电子流出的一极，X是负极，Y是

正极，发生还原反应，电解质溶液是KOH溶液，氧气得到电子生成氢氧根离子，电极反应

式为O24-2H2O4-4e_=4OH_o

答案：(1)锌Zn—2e-=Zn2+0.5

-

(2)BD(3)负O24-2H2O4-4e-=4OH

第二课时电能转化为化学能

［考试要求］

1.电解池的概念(/