专题1第二单元第1课时原电池的工作原理.docx

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1、其次单元 化学能与电能的转化第 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：(1) 有关的试验现象有哪些？答案 锌片溶解，铜片加厚变亮，CuSO4溶液颜色变浅。电流计的指针发生偏转。(2) 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。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。(4) 电极反响负极反响式是Zn2e=Zn2； 正

2、极反响式是Cu22e=Cu；电池反响式是ZnCu2=Zn2Cu。(5) 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：(1) 试验过程中，你能观看到的试验现象是锌片溶解，铜片加厚变亮；电流计指针发生偏转；CuSO4 溶液的颜色变浅。(2) 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。(3) 离子移动方向硫酸锌溶液中：Zn2向盐桥移动；硫酸铜溶液中：Cu2向铜极移动；盐桥中：K移向正极区(CuSO4

3、溶液)，Cl移向负极区(ZnSO4溶液)。(4) 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 不偏转。假设要使电流计指针发生偏转，则该装置中必需形成闭合回路，假设取出盐桥， 很明显该装置未构成闭合回路，电流计指针不会发生偏转。3试验结论：与题 1 中的原电池装置相比较，题 2 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1. 原电池原理原电池原理是把氧化反响和复原反响分开进展，复原剂在负极上失去电子

4、发生氧化反响，电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。2. 原电池电极及电极反响特点(1) 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。(2) 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。3. 原电池的设计从理论上讲，任何一个自发的氧化复原反响都可以设计成原电池。关键是选择适宜的电解质溶液和两个电极。(1) 电解质溶液：一般能与负极反响，或者溶解在溶液中的物质(如 O )与负极反响。2(2) 电极材料：一般较活泼的金属作负极，较

5、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。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表达正确的选项是()在外电路中，电流由铜电极流向银电极正极反响为Age=Ag试验过程中取出盐桥，原电池仍连续工作将铜片浸入AgNO 溶液中发生的化学反响与该原电池反响一样3ABCD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，Ag3 23作正极，其电极反响分别为负极：Cu2e=Cu2，正极：2Ag2e=2Ag，盐桥起到

6、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 正确。2. 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2H2e=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 锌片作负极，铜片作正极，电子从负极流向正极，A 选项正确；盐桥中的阴离子向负极移动，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 Cu22e=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

7、选项错误。二 原电池的电极推断及电极反响式的书写1. 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2. 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：负极材料正极材料电解质溶液(1)(2)铁铜稀硫酸铜银硝酸银(1) 正极反响；负极反响； 总反响方程式。(2) 正极反响；负极反响； 总反响方程式。答案 (1)2H2e=H Fe2e=Fe22FeH SO =FeSO H 2442(2)2Ag2e=2AgCu2e=Cu2Cu2AgNO =Cu(NO

8、)2Ag33 2解析 负极失去电子，发生氧化反响；正极得到电子，发生复原反响。依据活泼性， (1)中铁作负极，(2)中铜作负极。3. 有一纽扣电池，其电极分别为Zn 和 Ag O，以 KOH 溶液为电解质溶液，电池的反响方2程式为ZnAgOH O=2AgZn(OH) 。222(1) Zn 发生氧化反响，是负极，电极反响式是Zn2e2OH=Zn(OH) 。2(2) Ag O 发生复原反响，是正极，电极反响式是Ag O2eH O=2Ag2OH。222归纳总结1一般电极反响式的书写方法(1) 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。(2) 看

9、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。(3) 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(1) 分析化合价，确定正极、负极的反响物与产物。(2) 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)3. 某电池的总反响为Fe2Fe3=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3 2CFe

10、ZnFe (SO ) 溶液24 3DAgFeCuSO 溶液4答案 A解析 能实现反响Fe2Fe3=3Fe2的原电池应符合以下条件：负极为 Fe，正极材料的活泼性比 Fe 差；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。4. 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：(1) 电极X 的材料是；电解质溶液Y 是。(2) 银电极为电池的极，发生的电极反响式为； X 电极上发生的电极反响式为。(3) 外电路中的电子是从电极流向电极。答案 (1)CuAgNO 溶液3(2)正 2Ag2e=2Ag(或 Age

11、=Ag)Cu2e=Cu2(3)Cu(负)Ag(正)解析 该原电池的电池总反响式为 2Ag(aq)Cu(s)=2Ag(s)Cu2(aq)，由此可知 X 极是铜，作负极，银作正极，Y 应是 AgNO3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。1. 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 图甲是一个原电池装置，负极(Zn)：Zn2e=Zn2，正极(Cu)：2H2e=H ，2形成原电池能加快产生氢气的速率；图乙中

12、，Zn 直接与稀 H SO反响生成 H ：Zn2H242=Zn2H ，甲、乙两烧杯中H SO 均被消耗，溶液的pH 均增大。2242. 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()Aa 和b 不连接时，铁片上会有金属铜析出Ba 和 b 用导线连接时，铜片上发生的反响为Cu22e=Cu C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Da 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

13、极，电极反响式分别为Fe2e=Fe2、Cu22e=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()AFe 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：2H2e=H 2D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 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

14、反响是Fe2e=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()A. 中Mg 作负极，中Fe 作负极B. 中Mg 作正极，电极反响式为 6H O6e=6OH3H 22C. 中Fe 作电池负极D. 中Cu 作正极，电极反响式为 2H2e=H 2答案 B解析 电解质溶液不同，导致两极反响发生转变。此题考察原电池的正、负极的推断和电极反响式的书写以及学生学问的变迁力量和敏捷应变力量。中稀硫酸是电解质溶液，Mg 作负极(活动性MgAl)；中 N

15、aOH 溶液是电解质溶液，Al 作负极(Mg 不与NaOH 溶液反响)；中Cu 作负极，电极反响式为Cu2e=Cu2，Fe 作正极，由于常温下，Fe 遇浓硝酸发生钝化；中Cu 作正极，电极反响式为 2H2OO24e=4OH。5由A、B、C、D 四种金属按下表中装置图进展试验。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：(1) 装置甲中负极的电极反响式是。(2) 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)A2e=A2 (3)变大 (4)DABC(2)Cu22e=C

16、u解析 甲、乙、丙均为原电池装置。依据原电池原理，甲中A 不断溶解，则 A 为负极、B 为正极，活动性 AB；乙中 C 极增重，即析出 Cu，则 B 为负极，活动性 BC；丙中 A上有气泡即H 产生，则A 为正极，活动性DA，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1. 以下说法正确的选项是()A. 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；

17、C 项，盐桥不能用导线代替。2. 某原电池反响的离子方程式为Fe2H=Fe2H2，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Fe，电解质溶液为稀盐酸，但不能为 HNO3，假设为稀HNO ，则原电池反响为 3Fe8H2NO=2NO3Fe24H O。3323. 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

18、据电极现象可以推断M 为正极，N 为负极，电解质溶液应为不活泼金属的盐溶液。4. 如下图的装置中有电流产生以下说法不正确的选项是()A. Fe 是负极，C 是正极B. 负极反响式为Fe3e=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)：Fe2e=Fe2，正极(C)：2Fe32e=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。5. 一个电池反响的离子方程式是 ZnCu2=Zn2Cu，该反响的原电池正确组合是( )选项A

19、BCD正极ZnCuCuFe负极CuZnZnZn答案 C电解质溶液CuCl2H SO24CuSO4HCl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6. 依据图示，可推断出以下离子方程式中错误的选项是()A2Ag(s)Cd2(aq)=2Ag(aq)Cd(s) BCo2(aq)Cd(s)=Co(s)Cd2(aq) C2Ag(aq)Cd(s)=2Ag(s)Cd2(aq) D2Ag(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CdCoAg

20、，则选项中符合此关系的置换反响成立。7. 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 极流向 d 极由此推断这四种金属的活动性挨次是()A. abcd Cdabc 答案 CB. bcda Dabdc解析 由第一个装置a 极溶解，故a 为负极，可知金属活动性ab，其次个装置依据金属活动挨次可知金属活动性bc；同理第三个装置d 极溶解可知，d 极为负极，金属活动性dc；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da

21、，则选项C符合题意。8. 以下表达正确的选项是()A. 反响AlCl 4NaOH=NaAlO 3NaCl2H O 可以设计成原电池322B. Zn 和稀硫酸反响时，参加少量CuSO 溶液能加快产生H 的速率42C. 把 Fe 片和 Cu 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H SO 能发生反响而Fe 被钝化24D. ZnCu 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，属非氧化复原反响，不能用于设计原电池；B 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Fe2e=Fe2，正极22H2e=

22、H ；D 项，H向原电池的正极作定向移动。29. MgAgCl 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=Mg22Ag2Cl。有关该电池的说法正确的选项是()A. 可用于海上照明供电 B负极反响为AgCle=AgClCMg 为电池的正极DAgCl 为正极，发生了氧化反响答案 A解析 MgAgCl 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；该电池中 Mg 发生氧化反响作电池的负极，反响式为Mg2e=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，目前已研制成

23、功多种锂电池。某种锂电池的总反响方程式为 LiMnO =LiMnO ，以下说法正确的选项是()22ALi 是正极，电极反响式为Lie=Li BLi 是负极，电极反响式为Lie=LiCMnO 是负极，电极反响式为MnO e=MnO222DLi 是负极，电极反响式为Li2e=Li2答案 B0413解析 由总反响方程式LiMnO=LiMnO22可知，Li 元素在反响后化合价上升(01)，Mn 元素在反响后化合价降低(43)。Li 被氧化，在电池中作负极，电极反响为Lie=Li，MnO 在正极上反响，电极反响为MnO e=MnO。222力量提升题11. 某争论性学习小组欲探究原电池的形成条件，按如下图

24、装置进展试验并得到下表实 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：(1) 试验 2 中电流由极流向极(填“A”或“B”)。(2) 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

25、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)BA(2)铝 (3)B(4)A解析 (1)电流是由正极流向负极，试验 2 中，Cu 为正极，Zn 为负极。(2)电子由负极流向正极，试验 6 中电子由 B 极流向 A 极，说明负极是 B(Al)。(3)试验 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，要看反应的具体状况，如 Al 在强碱性溶液中比 Mg 更易失电子，Al 作负极，Mg 作正极；在原电池中负极失去电子，发生氧化反响；必需有电解质溶液形成闭合回路；活泼性不同的两种金属，或一种金属和一种能导电的非金属

26、都可以作电极。12. 由锌片、铜片和 200mL 稀 H SO 组成的原电池如下图。24(1) 原电池的负极反响式是， 正极反响式是。(2) 电流的方向是。(3) 一段时间后，当在铜片上放出 1.68L(标准状况)气体时，H SO 恰好消耗一半。则产生这24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)Zn2e=Zn2 (2)由 Cu 极流向Zn 极2H2e=H 2(3)4.8759.0310220.75molL1解析(3) 产生 0.075molH2， 通过 0.075mol2 0.15mol 电子， 消耗 0.075molZn 和0.

27、075molH SO ，所以 m(Zn)0.075mol65gmol14.875g，24N(e)0.15mol6.021023mol19.031022，0.075mol2c(H SO )0.75molL1。240.2L13(1)利用反响Cu2FeCl =CuCl 2FeCl设计成如下图原电池，答复以下问题：322写出电极反响式：正极；负极。图中X 溶液是，Y 溶液是。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(2) 掌握适合的条件，将反响 2Fe32I2Fe2I ，设计成如下图的原电池。请答复以下问题：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

28、响式为 。甲中石墨电极上发生反响，电极反响式为。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。(3) 利用反响 2CuO2H SO =2CuSO 2H O 可制备CuSO，假设将该反响设计为原电池，224424其正极电极反响式为。答案 (1)2Fe32e =2Fe2Cu2e =Cu2FeCl3CuCl2阳 (2)氧化2I 2e =I2复原 2Fe3 2e =2Fe2 正 I22e =2I(3)O24e 4H=2H O2解析 (1)该原电池中 Cu 作负极，电极反响式为 Cu2e=Cu2；C 作正极，电极反响

29、式为 2Fe32e=2Fe2。X 应为 FeCl3溶液，Y 应为 CuCl2溶液。原电池工作时，盐桥中的阳离子向正极(C)移动。(2) 依据反响 2Fe32I=2Fe2I ，原电池的电极反响：负极 2I2e=I ，发生氧化反22应。正极 2Fe32e=2Fe2，发生复原反响。反响开头时，乙中石墨电极上发生氧化反响；当电流表读数为 0 时反响已平衡，此时，在甲中参加FeCl2固体，反响 2Fe32I2Fe2I向左移动。因此，右侧石墨作正极，2电极反响式为I 2e=2I；左侧石墨作原电池负极；电极反响式为2Fe22e=2Fe3。2(3) Cu 作负极，O在正极上得电子：O 4e4H=2H O。22

30、214某争论性学习小组依据反响 2KMnO 10FeSO 8H SO =2MnSO 5Fe (SO ) 4424424 3K SO248HO 设计如下图的原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为21molL1，溶液的体积均为 200mL，盐桥中装有含K SO24饱和溶液的琼脂。答复以下问题： (1) 此原电池的正极是石墨(填“a”或“b”)，发生反响。(2)电池工作时，盐桥中的SO2移向(填“甲”或“乙”)烧杯。4(3) 两烧杯中的电极反响式分别为甲，乙。(4) 假设不考虑溶液的体积变化， MnSO浓度变为 1.5molL 1 ，则反响中转移的电子为4 mol。答案 (1)a复原 (2)乙(3)MnO5e8H=Mn24H O5Fe25e=5Fe342(4)0.5解析 (1)依据题目供给的总反响方程式可知，KMnO4作氧化剂，发生复原反响，故石墨 a是正极。(2)电池工作时，SO2向负极移动，即向乙烧杯移动。(3)甲烧杯中的电极反响式为4MnO5e8H=Mn24H O；乙烧杯中的电极反响式为 5Fe25e=5Fe3。(4)溶液4中的 MnSO42浓度由 1molL1 变为 1.5molL1，由于溶液的体积未变，则反响过程中生成的MnSO4 的物质的量为 0.5molL10.2L0.1mol，转移的电子为 0.1mol50.5mol。