第22講 原電池的工作原理（含答案）【暑假?gòu)澋莱嚒?024年新高二化學(xué)暑假講義+習(xí)題（人教版2019選擇性必修1）

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1.宏觀辨識(shí)與微觀探析：以鋅銅原電池為例，從宏觀和微觀的角度，分析理解原電池的工作原理，能正確判斷原電池的正極和負(fù)極，會(huì)書寫其電極反應(yīng)式。
2.變化觀念與平衡思想：進(jìn)一步理解化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化，認(rèn)識(shí)從簡(jiǎn)單原電池發(fā)展到帶有鹽橋原電池的變化過程，并能理解帶有鹽橋原電池的實(shí)用性。
一、原電池的工作原理
1．原電池的構(gòu)成條件
(1)定義：能把 轉(zhuǎn)化為 的裝置。
(2)構(gòu)成條件：
2．實(shí)驗(yàn)探究：鋅銅原電池的工作原理(含鹽橋)
【特別提醒】
(1)鹽橋作用：離子通道，形成閉合回路。避免電極與電解質(zhì)溶液直接反應(yīng)，減少電流的衰減。
(2)原電池輸出電能的能力，取決于組成原電池的反應(yīng)物的氧化還原能力。
【歸納總結(jié)】原電池的工作原理
二、原電池的應(yīng)用
1．加快化學(xué)反應(yīng)速率
在鋅與稀H2SO4反應(yīng)時(shí)加入少量CuSO4溶液，CuSO4與鋅發(fā)生置換反應(yīng)生成Cu，從而形成Cu－Zn微小 ， 產(chǎn)生H2的速率。
2．金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱比較
一般來說，作負(fù)極的金屬的活動(dòng)性 于正極金屬。
如：有兩種金屬a和b，用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中，觀察到a極溶解，b極上有氣泡產(chǎn)生。由此可判斷出a是負(fù)極、b是正極，且金屬活動(dòng)性：a>b。
3．設(shè)計(jì)原電池
理論上，任何一個(gè) 的 反應(yīng)，都可以設(shè)計(jì)成原電池。
(1)外電路
負(fù)極——化合價(jià)升高的物質(zhì)
正極——活潑性弱的物質(zhì)，一般選碳棒
(2)內(nèi)電路：化合價(jià)降低的物質(zhì)作 。
如：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2
【方法技巧】設(shè)計(jì)原電池時(shí)電解質(zhì)溶液和電極材料的選擇
(1)電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極材料發(fā)生反應(yīng)。但若是兩個(gè)半反應(yīng)分別在兩個(gè)燒杯中進(jìn)行，則燒杯中的電解質(zhì)溶液應(yīng)有與電極材料相同元素的陽離子。
(2)電池的電極材料必須能導(dǎo)電。
考點(diǎn)01 原電池的構(gòu)成及工作原理
【例1】原電池工作時(shí)
A．正極發(fā)生氧化反應(yīng)B．負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)
C．電子從正極流出D．負(fù)極質(zhì)量一定減輕
【變式1-1】下列裝置中，能構(gòu)成原電池的是
A．只有(甲)B．只有(乙)C．只有(丙)D．除(乙)均可以
【變式1-2】如圖是Zn和Cu形成的原電池，某實(shí)驗(yàn)興趣小組做完實(shí)驗(yàn)后，在讀書卡片上記錄如下：在卡片上，描述合理的是
實(shí)驗(yàn)后的記錄：
①Zn為正極，Cu為負(fù)極。
②H+向負(fù)極移動(dòng)。
③電子流動(dòng)方向：從Zn經(jīng)外電路流向Cu。
④Cu極上有H2產(chǎn)生。
⑤若有1ml電子流過導(dǎo)線，則產(chǎn)生H2為0.5ml。
⑥正極的電極反應(yīng)式為Zn-2e-===Zn2+。
A．①②③B．③④⑤C．④⑤⑥D(zhuǎn)．②③④
考點(diǎn)02 原電池電極的判斷和電極反應(yīng)式的書寫
【例2】用銅片、銀片設(shè)計(jì)成如圖所示的原電池。以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是
A．電子通過鹽橋從乙池移向甲池
B．鹽橋中K+向左移動(dòng)
C．開始時(shí)，銀片上發(fā)生的反應(yīng)是Ag-e-=Ag＋
D．電路中每轉(zhuǎn)移2mle-，正極材料增重216g
【變式2-1】下圖為鋅銅原電池示意圖。下列有關(guān)敘述正確的是
A．外電路電子由銅片流向鋅片
B．鋅片上發(fā)生還原反應(yīng)
C．銅片做正極，電極反應(yīng)是：
D．鹽橋中的陽離子移向銅電極
【變式2-2】鋅銅原電池裝置如圖，下列說法中不正確的是
A．原電池工作時(shí)，電子從電極流出，極上的電極反應(yīng)為
B．該裝置中和不直接接觸，使電流更持續(xù)更穩(wěn)定
C．溶液的作用是離子導(dǎo)體，可用溶液代替
D．鹽橋中的移向溶液
考點(diǎn)03 原電池的設(shè)計(jì)
【例3】某原電池的總反應(yīng)離子方程式為：，不能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)的原電池為
A．正極為Cu，負(fù)極為Fe，電解質(zhì)溶液為FeCl3溶液
B．正極為Fe，負(fù)極為Zn，電解質(zhì)溶液為Fe2(SO4)3溶液
C．正極為C，負(fù)極為Fe，電解質(zhì)溶液為Fe2(SO4)3溶液
D．正極為Ag，負(fù)極為Fe，電解質(zhì)溶液為Fe(NO3)3溶液
【變式3-1】原電池的電極名稱不僅與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與電解質(zhì)溶液有關(guān)。下列說法中不正確的是
A．由Al、Cu、稀硫酸組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為Al-3e－=Al3+
B．由Mg、Al、NaOH溶液組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為Al-3e－+4OH－=AlO+2H2O
C．由Fe、Cu、FeCl3溶液組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為Cu-2e－=Cu2+
D．由Al、Cu、濃硝酸組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為Cu-2e－=Cu2+
【變式3-2】理論上不能設(shè)計(jì)為原電池的化學(xué)反應(yīng)是
A．CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)B．HNO3(aq)+NaOH(aq)=NaNO3(aq)+H2O(l)
C．2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)D．2FeCl3(aq)+Fe(s)= 3FeCl2(aq)
考點(diǎn)04 原電池的應(yīng)用
【例4】a、b、c都是金屬，a中混有c時(shí)。a先腐蝕；a與b組成原電池時(shí)，a為電池的正極。a、b、c三種金屬的活動(dòng)性順序?yàn)?br>A．a(chǎn)>b>cB．a(chǎn)>c>bC．b>c>aD．b>a>c
【變式4-1】 X、Y、Z都是金屬，把X浸入Z的硝酸鹽溶液中，X的表面有Z析出，X和Y組成原電池時(shí)，Y為電池的負(fù)極。X、Y、Z三種金屬的活動(dòng)性順序?yàn)?br>A．X＞Y＞ZB．X＞Z＞YC．Y＞X＞ZD．Y＞Z＞X
【變式4-2】有A、B、D、E四種金屬，當(dāng)A、B組成原電池時(shí)，電子流動(dòng)方向A→B；當(dāng)A、D組成原電池時(shí)，A為正極；B與E構(gòu)成原電池時(shí)，電極反應(yīng)式為：E2++2e-=E，B-2e-=B2+則A、B、D、E金屬性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)?br>A．A﹥B﹥E﹥DB．A﹥B﹥D﹥E
C．D﹥E﹥A﹥BD．D﹥A﹥B﹥E
1．下列裝置能構(gòu)成原電池的是
A．B． C． D．
2．對(duì)于原電池的電極名稱，下列敘述有錯(cuò)誤的是（ ）
A．發(fā)生氧化反應(yīng)的為負(fù)極B．正極為電子流入的一極
C．比較不活潑的金屬為負(fù)極D．電流的方向由正極到負(fù)極
3．根據(jù)Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu的反應(yīng)原理設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，當(dāng)鐵為負(fù)極時(shí)，正極不可以選用的材料是
A．鉑 B．石墨 C．銅 D．鋅
4．關(guān)于下圖所示的原電池，下列說法正確的是

A．該裝置將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
B．鋅片為正極
C．石墨電極上發(fā)生還原反應(yīng)
D．電流出鋅片通過導(dǎo)線流向石墨
5．下列反應(yīng)不可用于設(shè)計(jì)成原電池的是( )
A．CaCO3+2HCl＝CaCl2+CO2↑+H2OB．2CH3OH+3O2＝2CO2+4H2O
C．Zn+2HCl＝ZnCl2+H2↑D．4Al+3O2+6H2O＝4Al(OH)3
6．如圖所示的水果電池中，電子的流向正確的是( )
A．鋅片→LED燈→銅片
B．銅片→LED燈→鋅片
C．鋅片→柳橙→銅片
D．銅片→柳橙→鋅片
7．下圖為銅鋅原電池示意圖，下列說法正確的是( )
A．鋅片逐漸溶解
B．燒杯中溶液逐漸呈藍(lán)色
C．電子由銅片通過導(dǎo)線流向鋅片
D．鋅為正極，銅為負(fù)極
8．下列關(guān)于原電池的敘述中，正確的是
A．電極只能由兩種不同的金屬構(gòu)成
B．負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)是還原反應(yīng)
C．工作時(shí)其正極不斷產(chǎn)生電子并經(jīng)外電路流向負(fù)極
D．能將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?br>9．下列說法正確的是
A．原電池中，負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)是還原反應(yīng)
B．原電池中，電流的方向是負(fù)極—導(dǎo)線—正極
C．雙液原電池中的鹽橋也可以用金屬導(dǎo)線代替
D．原電池中，陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極
10．下圖中能組成原電池產(chǎn)生電流的是( )
A．B．C．D．
11．某原電池裝置如圖所示，當(dāng)該電池形成閉合回路時(shí)，鹽橋中的K+向右做定向移動(dòng)，下列說法錯(cuò)誤的是
A．反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行
B．電極的電極反應(yīng)式為
C．反應(yīng)過程中Ni電極的質(zhì)量會(huì)減小
D．Cr、Ni兩種金屬的還原性強(qiáng)弱順序?yàn)镃r>Ni
12．如圖所示的原電池裝置，X、Y為兩電極，電解質(zhì)溶液為稀硫酸，外電路中的電子流向如圖所示，對(duì)此裝置的下列說法正確的是
A．電子流動(dòng)方向?yàn)椋篨→外電路→Y→溶液→X
B．若兩電極分別為Zn和石墨棒，則X為石墨棒，Y為Zn
C．移向X電極，Y電極上有氫氣產(chǎn)生
D．X極上發(fā)生的是還原反應(yīng)，Y極上發(fā)生的是氧化反應(yīng)
13．銅鋅原電池工作時(shí)，下列敘述不正確的是
A．負(fù)極反應(yīng)為Zn－2e－===Zn2＋
B．電池反應(yīng)為Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
C．在外電路中，電子從銅電極流向鋅電極
D．鹽橋中的K＋移向CuSO4溶液
14．由輝銅礦石(主要成分是Cu2S)制CuSO4的工作原理如圖所示。下列說法不正確的是
A．N極為正極
B．X交換膜為陰離子交換膜
C．M極上的電極反應(yīng)式為：Cu2S+10e-+4H2O=2Cu2++8H++
D．該電池工作時(shí)在某一溫度范圍內(nèi)反應(yīng)速率最快
15．某化學(xué)興趣小組利用反應(yīng)，設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置，下列說法正確的是（ ）
A．為負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)
B．石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)為
C．電子流動(dòng)方向?yàn)槭姌O→電流表→鋅電極
D．鹽橋中移向溶液，移向溶液
裝置示意圖
注：鹽橋中裝有含KCl飽和溶液的瓊膠
現(xiàn)象
鋅片 ，銅片上 物質(zhì)生成，電流表指針發(fā)生
能量轉(zhuǎn)換
轉(zhuǎn)化為
微觀探析
在硫酸鋅溶液中，負(fù)極一端的 失去電子形成 進(jìn)入溶液
在硫酸銅溶液中，正極一端的 獲得電子變成 沉積在銅片上
電子或離子移動(dòng)方向
電子： 極流向 極
鹽橋： 移向ZnSO4溶液， 移向CuSO4溶液
工作原理
負(fù)極：Zn－2e－===Zn2＋( 反應(yīng))
正極：Cu2＋＋2e－===Cu( 反應(yīng))
總反應(yīng)：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
①化合價(jià)升高的物質(zhì)
負(fù)極：
②活潑性較弱的物質(zhì)
正極：
③化合價(jià)降低的物質(zhì)
電解質(zhì)溶液：
示意圖