第四节 原电池原理及其应用(1)

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第四节 原电池原理及其应用 研习教材重难点
研习点 1 原电池的基础知识 1．概念：把化学能转化成电能的装置 2．构成条件： (1)具有活动性不同的两种电极材料(金属和金属或金属和非金属) (2)与电解质溶液接触 (3)有导线相连组成闭合回路，或具备将化学能转化成电能的条件。 3．电极名称及电极反应 负极：较活泼金属，电子流出的极，发生氧化反应 正极：不活泼金属(或非金属，导体)，电子流入的极，发生还原反应 领悟·整合】 【领悟·整合】 原电池的正负极的判断方法 (1)由组成原电池的两极电极材料判断。一般是活动性较强的金属为负极，活动性较弱 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流动方向判断。在原电池的电解质溶液内， 阳离子移向的极是正极，阴离子移向的极是负极。 (4)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，其正 极总是得电子发生还原反应。 (5)根据现象判断。溶解的一极为负极，增重或有气泡放出的一极为正极。 4．工作原理：较活泼金属发生氧化反应，电子由较活泼金属通过导线流入不活泼金属， 溶液中氧化性较强的阳离子在不活泼金属上得到电子被还原。
【推广·引申】 推广·引申】 1、自发进行的氧化还原反应，理论上可组成原电池 2、原电池的负极失去电子的总数等于正极得到电子的总数 3、电解质溶液中的离子定向移动(阴离子移向负极、阳离子移向正极)，跟外电路共同 组成闭合回路。 迁移·体验】 【迁移·体验】 典例 1：如下图所示的装置，在盛有水的烧坏中，铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的 细丝，使之平衡．小心地从烧杯中央滴入 CuSO4 溶液．片刻后可观察到的现象是 （ ）
A．铁圈和银圈左右摇摆不定 B．保持平衡状态不变 C．铁圈向下倾斜 D．银圈向下倾斜 研析：铁圈和银圈两种活动性不同的金属相互连接组成闭合回路，放入 CuSO4 溶液中， 构成了原电池，活泼金属铁作负极失电子生成 Fe2+进入溶液中质量减轻：Fe – 2e- = Fe2+，电 子传给了银圈，溶液中的 Cu2+在银圈上得电子生成铜单质而增重：Cu2+ + 2e- = Cu，所以铁 圈向上倾斜，银圈向下倾斜，选 D。 答案：D 误点警示： 误点警示：本题的关健是构成了原电池，不能简单的理解成铁置换铜而使铁圈增重。 典例 2：把 a、b、c、d 四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组

成原电池。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 极上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为 （ ） A．a＞b＞c＞d B．a＞c＞d＞b C．c＞a＞b＞d D．b＞d＞c＞a 研析：根据原电池原理，作为负极的活动性比正极金属的活动性强。电子流动方向是负 + 极流向正极，电流方向与电子流动的方向相反，溶液中的 H 在正极上得电子生成 H2，因此可 依次作出如下判断：活动性 a＞b，c＞d，a＞c，d＞b，综合得到结论：金属活动性：a＞c ＞d＞b，所以 B 正确。 答案：B 研习点 2 化学电源 (1) 干电池（NH4Cl 糊状物为电解质） 负极（锌筒）：Zn-2e—=Zn2+， 正极（石墨）2NH4++2MnO2 + 2e-=2NH3↑+Mn2O3+H2O 总反应：Zn+2NH4++2MnO2= Zn2++2NH3↑+Mn2O3+H2O (2) 银锌电池（电解质为 KOH） 负极：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2（或 Zn+2OH--2e- =ZnO+H2O） 正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH总反应：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag （或 Zn+Ag2O=ZnO+2Ag） (3) 海水电池（电解质溶液为海水） 负极：4Al-12e-=4Al3+，正极：3O2+6H2O+12e-=12OH总反应：4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3 (4) 铅蓄电池（电解质溶液为稀硫酸） 负极（Pb）：Pb+SO42--2e-=PbSO4， 正极（PbO2）：PbO2+4H++ SO42-+2e-=PbSO4+2H2O 总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O (5) 锂电池（非水有机溶剂电解液） 负极：2Li-2e-=2Li+，正极：I2+2e-=2I-， 总反应：2Li+I2=2LiI 迁移·体验】 【迁移·体验】 典例 3：汽车的启动电源常用铅蓄电池。其结构如图所示，放电时其电池反应如下： PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O 根据此反应判断，下列叙述中正确的是 （ ）
A．Pb 是负极 B．PbO2 得电子，被氧化 2C．负极反应是 Pb+SO4 +2e =PbSO4 D．电池放电时，溶液酸性增强 研析：由总方程式可知在铅蓄电池放电时，Pb 发生氧化反应，作负极，电极反应： + 2Pb+SO42-+2e-=PbSO4，PbO2 发生还原反应，作正极，电极反应：PbO2 + 4H + SO4 = PbSO4 + 2H2O，所以 AC 正确。 答案：AC 友情提醒： 友情提醒：PbO2 是难溶性的盐，在写电极方程式时不能拆。 研习点 3 金属的腐蚀与防护 1、概念：金属或合金跟周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。 2、本质：是金属原子失去电子被氧化的过程。 3、分类：化学腐蚀与电化腐蚀 化学腐蚀 条件 现象 本质 联系 金属跟非金属单质直接接触 无电流产生 金属被氧化 两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍 铁的电化腐蚀：析氢腐蚀与吸氧腐蚀 条件 电极 反应 负极 正极 2H++2e—=H2↑ 析氢腐蚀 水膜酸性较强（pH ≤ 4.3)
—
电化腐蚀 不纯金属或合金跟电解质溶液接触 有微弱电流产生 较活泼金属被氧化
吸氧腐蚀 水膜酸性很弱或中性 Fe-2e =Fe2+ O2+2H2O+4

e—=4OH-
2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 Fe+2H+=Fe2++H2↑ 4、金属防护的几种重要方法 (1)改变金属内部的组成结构，将金属制成合金，增强抗腐蚀能力。 (2)在金属表面覆盖保护保护层，使金属和周围物质隔离开来。 (3)电化学保护法：利用电化学反应使金属钝化而受到保护，或者利用原电池反应将需 要保护的金属作为电池的正极而受到保护。 5、金属腐蚀速率大小 电解池阳极＞原电池负极＞化学腐蚀＞原电池正极＞电解池阴极 【迁移·体验】 迁移·体验】 典例 4：下列有关金属腐蚀的说法中正确的是 （ ） ①金属的腐蚀全部是氧化还原反应 ② 金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化腐蚀，只有 电化腐蚀才是氧化还原反应， ③因为二氧化碳普遍存在， 所以钢铁的电化腐蚀以析氢腐蚀为 主。④无论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，总是金属被氧化。 A.①③ B.②③ C.①④ D.①③④ n+ 研析：金属腐蚀的实质是：M –ne = M ，总是被氧化，均是氧化还原反应；钢铁在潮 总反应式
湿的空气中发生的电化腐蚀以吸氧腐蚀为主。C 正确。 答案：C 典例 5：家用炒菜锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑。在此变化过程中不发生的化 学反应是 （ ） A．4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 == 4Fe(OH)3 B．2Fe + 2H2O +O2 == 2F e ( O H ) 2 -C．正极反应：2H2O + O2 + 4 e == 4OH— -3+D．负极反应：Fe -- 3 e == Fe 研析： 家用炒菜锅用水清洗放置后， 出现红棕色的锈斑是因为在潮湿的环境中铁发生的 2+ 电化腐蚀：负极：Fe – 2e = Fe ，正极反应：2H2O + O2 + 4 e ==4OH ，总反应：2Fe + 2H2O +O2 == 2Fe(OH)2，生成的 Fe(OH)2 被空气中的氧气氧化，ABC 正确。 答案：D
探究解题新思路
学科内综合题 例 1 航天技术上使用的氢－氧燃料电池具有高能、轻便和不污染环境等优点。氢－氧 燃料电池有酸式和碱式两种， 它们放电时的电池总反应方程式均可表示为： 2＋O2＝2H2O。 2H － ＋ 酸式氢－氧燃料电池中的电解质是酸，其负极反应为：2H2－4e ＝4H ，则其正极反应为 ；碱式氢－氧燃料电池中的电解质是碱，其正极反应为：O2＋2H2O＋4e － － ＝4OH ，则其负极反应为。 － － － 研析： 研析：原电池正极发生还原反应：O2＋2H2O＋4e ＝4OH ，在酸性溶液中：4OH ＋4H ＋ ＋ － － ＝4H2O，故正极反应为：O2＋4H ＋4e ＝2H2O；在原电池负极发生氧化反应：2H2－4e ＋ ＋ － － － ＝4H ，在碱性溶液中：4H ＋4OH ＝4H2O，故负极反应为：2H2＋4OH ―4e ＝4H2O。由 此可知，在书写电极反应时要注意电解质参与电极反应。 ＋ － － － 答案： 答案：O2＋4H ＋4e ＝2H2O；2H2＋4OH ―4e ＝4H2O。 方法探究： 方法探究：原电池电极反应方程式的书写：(1)负氧正还，(2)要注意溶液的

酸碱性，适 + — 当的在电极方程式两边添加 H 、OH 、H2O，以遵循电荷守恒和质量守恒，(3)要注意电极反 应产物是否与电解质溶液发生反应。 对于较复杂的原电池的电极反应式， 我们可先写出总反 应方程式和某一极的电极反应方程式， 再用总反应减去该极反应即得另一极反应方程式， 注 意电子守恒。。 例 2 为了探究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用不同金属丝将三根大小相同 的铁钉分别固定在图示的三个装置内，并将这些装置在相同的环境中放置相同的一段时间， 下列对实验结束时现象的描述不正确的是 ( ) A．实验结束时，装置Ⅰ左侧的液面一定会下降 B．实验结束时，装置Ⅰ一定比装置Ⅱ左侧液面低 C．实验结束时，装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重 D．实验结束时，装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀
研析： 这是一道原电池原理应用于金属腐蚀的选择题， 主要考查的是如何分析铁钉所处 研析： 的环境，对铁钉的腐蚀起到促进还是保护作用，同时考查了盐酸具有挥发性，浓硫酸具有吸
水性等知识点。装置Ⅰ中铁钉处于盐酸的蒸气中，被侵蚀而释放出 H2，使左侧液面下降右 铡液面上升； 装置Ⅱ中铁钉同样处于盐酸的蒸气中， 所不同的是悬挂铁氧体的金属丝由铁丝 换成了铜丝，由于 Fe 比 Cu 活泼，在这种氛围中构成的原电池会加速铁钉的被侵蚀而放出 更多的 H2，使左铡液面下降更多，右铡液面上升得更多；装置Ⅲ中虽然悬挂铁钉 的还是铜 丝，但由于浓硫酸有吸水性而无挥发性，使铁钉处于一种较为干燥的空气中，因而在短时间 内几乎没有被侵蚀。 答案： 答案：B 方法探究： 方法探究：金属发生何种腐蚀要根据环境条件来确定，在此题中若能将装置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 逐一进行对比，找出所处环境的异同，便不难作出正确选择。然而在实际解题中很难做到仔 细地审题、全面地看问题、综合地分析问题。使们们在解题中常处于幼稚状态，因而要提高 解题能力，首先要提高审题能力和分析能力。 ( ) 例 3 下列事实不能用电化学理论解释的是 A．轮船水线以下的船壳上装一定数量的锌块 B．铝片不用特殊方法保护 C．纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量硫酸铜溶液后速率加快 D．镀锌铁比镀锡铁耐用 研析： 研析：选项 A 是通过构成 Zn-Fe 原电池，在船壳上加 Zn 块构成原电池的负极，从而保 2+ 2+ 护正极铁不受腐蚀；B 中可形成氧化膜保护铝。C 中由于发生 Zn + Cu = Cu + Zn ，生成 的铜附在锌表面构成了原电池， 从中快了反应的速率。 中一旦镀层受损后， D 分别形成 Zn-Fe 和 Fe-Sn 原电池，前者 Zn 被腐蚀从而保护了铁，后者 Fe 首先被腐蚀，所以

镀锌铁比镀锡铁 耐用。 答案：B 启发引申：原电池原理的应用：(1)加快反应的进行，如选项 C；(2)判断金属的纯度： 启发引申： 在“Zn-Cu-H2SO4”构成的原电池中，锌极失去电子发生氧化反应而溶解，溶液中的氢离子在 铜极上得到电子发生还原反应， 放出氢气。 若在锌极上也有氢气放出， 则说明锌极是不纯的； (3)比较金属的活泼性：将未知的两种金属分别作为电极，或将一种未知的金属与一种已知 金属分别作为电极， 选择合适的电解质溶液构成原电池， 其中被溶液的一极金属活动性相对 于另一极的金属的活动性要强；(4)比较金属的腐蚀和防护。 变式·拓展】 【变式·拓展】 1、熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视，可用 Li2CO3 和 Na2CO3 的熔 融盐混合物作电解质，CO 为阳极燃气，空气与 CO2 的混合气为阴极助燃气，制得在 650 ℃ 下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式： － 负极反应式：2CO＋2CO32→4CO2＋4e 正极反应式： 。 总电池反应式： 。 选择适宜的材料和试剂设计一个原电池， 以便完成下列反应： 2FeCl3 + Cu =2 FeCl2 + 2、 2CuCl2 (1)画出装置图： （2 电极材料和电解质溶液各是什么？ （3 写出电极反应式 高考链接题 上海） 例 4（2005 上海）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．氢离子在铜片表面被还原 +研析：A 铜是正极，原电池正极发生还原反应：2H + 2e = H2↑A 不正确，D 正确，故 研析： 铜片质量不变，B 不正确。C 电流由正极(铜片)经导线流向锌片(负极)，C 不正确。 答案： 答案：D 广东） 例 5（2005 广东）一种新燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺 杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导 O2-。下列对该燃料说法正 确的是 ( ) 2－ A．在熔融电解质中，O 由负极移向正极 B．电池的总反应是：2C4H10 + 13O2 → 8CO2 + 10H2O C．通入空气的一极是正极，电极反应为：O2 + 4e- = 2O2D．通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10 + 26e- + 13O2 = 4CO2 + 5H2O 研析：该燃料电池利用丁烷，氧气的反应：2C4H10 + 13O2 = 8CO2 + 10H2O 依据原电池反 研析： 2应规律：还原剂 C4H10 在负极被氧化，所以 D 错误；氧化剂 O2 在正极被还原 O2 + 4e = 2O 。 2电子由负极流出沿外电路流入正极，所以负极正阴离子(O )向负极移动。所以 A 错误。 答案： 答案：BC 启发引申： 启发引申：燃料电池是众多化学电池中的一种，它的名称与它的特点有很大的关系，这 是一种类似于物质的燃烧作为原电池反应的原型，但事实上与物质的燃烧还是

有很大的区 别， 其中有可燃物参加氧化反应的电极被称为负极， 有助燃物参加还原反应的电极被称为正 极， 但在电池中并没有真正燃烧反应。 而且可燃物和助燃物(即还原剂和氧化剂)无需像其它 电池那样储藏在电池内部。 考向指南： 考向指南：对新型电池，特别是燃料电池的分析是高考的一个热点，如 2004 年天津， 2005 年江苏，都涉及到这方面的试题，解题关健是对相关基础知识的掌握：燃料电池的分 析，电极反应的方程式的书写等。 变式·拓展】 【变式·拓展】 3、(2004 江苏)碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌—锰 碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液， 电流总反应式为： Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)＝Zn(OH)2(s) ＋Mn2O3(s)。 下列说法错误的是 ( ) ．． A．电池工作时，锌失去电子 B．电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)＋H2O(l)＋2e?＝Mn2O3(s)＋2OH?(aq) C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 D．外电路中每通过 0.2 mol 电子，锌的质量理论上减小 6.5 g 4、 如图是 2004 年批量生产的笔记本电脑所用的甲醇燃料电池的结构示意图。 甲醇在催 + 化剂作用下提供质子(H )和电子。电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应。电 池总反应式为：2CH3OH＋3O2＝2CO2＋4H2O。下列说法中正确的是 ( )
A．左边的电极为电池的负极，a 处通入的是甲醇 B．右边的电极为电池的负极，b 处通入的是空气 － C．电池负极的反应式为：CH3OH+H2O－6e =CO2+6H+
D．电池的正极反应式为：O2+2H2O+4e =4OH 实验探究题 例 6 铁生锈是比较常见的现象，某实验小组，为研究铁生锈的条件，设计了以下快速、 易行的方法：
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首先检查制氧气装置的气密性，然后按图连接好装置，点燃酒精灯给药品加热，持续 3 分钟左右，观察到的实验现象为：①直形管中用蒸馏水浸过的光亮铁丝表面颜色变得灰暗， 发生锈蚀； ②直形管中干燥的铁丝表面依然光亮， 没有发生锈蚀； ③中潮湿的铁丝依然光亮。 试回答以下问题： (1) 由 于 与 接 触 的 介 质 不 同 ， 金 属 腐 蚀 分 成 不 同 类 型 ， 本 实 验 中 铁 生 锈 属 于 。 能表示其原理的反应方程式为 (2)仪器 A 的名称为， 其中装的药品可以是， 其 作用是 (3)由实验可知， 该类铁生锈的条件为。 决 定铁生锈快慢的一个重要因素是 研析： 研析：钢铁在潮湿环境下形成原电池，发生电化腐蚀。此实验在直形管中的现象说明， 潮湿是铁生锈的必须前提， 而没有潮湿程度对生锈快慢的影响， 直形管实验与烧杯实验的对 比，则说明 O2 浓度是影响生锈快慢的一个重要因素。 2+ -+ 答案： 答案：(1)电化腐蚀

负极：Fe – 2e = Fe ，正极：2H2O + O2 + 4e = 4OH (2)球形干燥管 碱石灰(或无水氯化钙) 干燥 O2 (3)①与 O2 接触 ②与水接触 氧气浓度 思维转换题 例 7 将 Mg 条、Al 条平行插入一定浓度的 NaOH 溶液中，用导线、电器连接成原电池， 此电池工作时，下列叙述中正确的是 ( )
A．Mg 比 Al 活泼，Mg 失去电子被氧化成 Mg2+ － － － B．负极反应式为：Al－3e +4OH ＝AlO2 +2H2O C．该电池的内外电路中，电流均是由电子定向移动形成的 D．Al 是电池正极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出 3+ 3+ 研析： 研析：在碱性溶液中，铝的活泼性强于镁，铝作负极，Al – 3e = Al ，Al 继续和 OH
反应生成 AlO2-，即：Al－3e +4OH ＝AlO2 +2H2O。 答案： 答案：B 启发引申： 铝分别作为电极材料， 启发引申： 镁、 当依次选择了酸溶液和碱溶液作为电解质溶液时， 将发生不同的反应而构成不同的原电池。 由于在酸性溶液中，镁比铝活泼，更容易失去电子而发生氧化反应，因而镁是负极，电 2+ + + 极反应是 Mg – 2e = Mg ；铝是正极，电极反应是 2H + 2e = H2↑，总反应是：Mg + 2H 2+ = Mg + H2↑ 由于镁与碱溶液不发生反应， 而铝与碱溶液能够发生反应， 因而在碱溶液中铝就比镁显 － － 得活泼了， 是铝失去了电子而发生氧化反应， 铝就是负极， 电极反应是 2Al－6e +8OH ＝2AlO2 － +4H2O；镁成了正极，电极反应是 6H2O + 6e = 3H2↑+ 6OH ，总反应是 2Al + 2OH + 2H2O = 2AlO2 + 3H2↑
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开拓学习新视野
教材知识拓展 多彩化学】 【多彩化学】电池的服务寿命 电池是一种化学物质， 因而也是有一定服务寿命的， 诸如干电池 （包括普通的碱性电池） 等一次电池是不能充电的，服务寿命当然只有一次。对于充电电池，一般我们以充电次数来 衡量其服务寿命的长短。 镍镉电池的循环使用寿命在 300~700 次左右， 镍氢电池的可充电次 数一般为 400~1000 次，锂离子电池为 500~800 次。充电电池的服务寿命不仅受制作电池采 用的原料、制作工艺等因素的影响，还与电池的充放电方法及实际使用情况有密切关系。例 如，某人于 1985 年开始使用的 6 节 HITACHI（日立）镍镉电池，一直到现在还在继续使用， 只是电池容量有些降低了。看来，只要使用方法合理，充电电池是完全可以达到甚至大大超 过标称的服务寿命的。 质子交换膜燃料电池 质子交换膜燃料电池以磺酸型质子交换膜为固体电解质，无电 解质腐蚀问题，能量置换效率高，无污染，可室温快速启动。质子交换膜燃料电池在固定电 站、电动车、军用特种电源、可移动电源等方面都有广阔的应用前景，尤其是电动车的最佳 驱动电源。它

已成功地用于载人的公共汽车和奔驰轿车上。 弯曲异形的高分子电池 现在另外一种新型电池-高分子电池， 也被各大手机厂商看好。 其实高分子电池只是一个泛称，一般指构成电池的正极、负极与电解质三要素中，至少有一 项使用高分子作为主要材料。 目前高分子主要被应用在正极与电解质。 由于使用高分子取代 电池中的电解液， 因此不必再有为了封闭液状电解液的外部壳子， 所以这样电池可以从根本 上避免漏液的问题；而且电池内部是胶态的固体，所以可以制成薄型电池，在 2.6V、400mAh 容量的情况下其厚度只有 0.5mm；还可以设计成多种形状，这种电池最大可弯曲 90 度左右。 这在一些“异形”手机中是相当方便应用的。 固体氧化物燃料电池采用固体氧化物作为电解质，除了高效，环境友好的特点外，它无 材料腐蚀和电解液腐蚀等问题； 在高的工作温度下电池排出的高质量余热可以充分利用， 使 其综合效率可由 50%提高到 70%以上；它的燃料适用范围广，不仅能用 H2，还可直接用 CO、 天然气(甲烷)、煤汽化气、碳氢化合物、NH3、H2S 等作燃料。这类电池最适合于分散和集中 发电。 创新训练 一、理解与应用 理解与应用 ( ) 1. 以下现象与电化腐蚀无关的是 A．黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿 B．生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈
C．铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈 D．银质奖牌久置后表面变暗 2.下列各变化中属于原电池反应的是 2. A．在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层 B．镀锌铁表面有划损时，也能阻止铁被氧化 C．红热的铁丝与冷水接触，表面形成蓝黑色保护层 D．浓硝酸比稀硝酸更能氧化金属铜 3.下图为氢氧燃料电池原理示意图， 按照此图的提示， 下列叙述正确的是 3.
(
)
(
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A．a 电极是负极 － B．b 电极的电极反应为：4OH-－4 e ＝2H2O ＋Ｏ2↑ C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 D．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 ( ) 4. 在理论上可用于设计原电池的化学反应是 A．2Al(s)十 2NaOH(aq)+2H2O(1)＝2NaAlO2(ag)+3H2(g) B．Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl(s)＝BaCl2(aq)+2NH3·H2O(aq)+8H2O(1) C．CaC2(s)+2H2O(1)→Ca(OH)2(s)+C2H2(g) D．FeCl3(aq)十 3H2O(1) Fe(OH)3(s)+3HCl(aq) 细胞膜外的富氧液体及细胞膜构成微型的生物原电池， 5. 生物体中细胞膜内的葡萄糖， 下列有关判断正确的是 ( ) － － A．负极发生的电极反应可能是：O2＋4e ＋2H2O=4OH － － B．正极发生的电极反应可能是：O2＋4e ＝2O2 － C．负极反应主要是 C6H12O6 生成 CO2 或 HCO3 － D．正极反应主要是 C6H12O6 生成 CO2 或 CO32 能实现该反应的原电池是 ( ) 6. 某原电

池总反应离子方程式为 2Fe3+ + Fe = 3Fe2+， A．正极为 Cu，负极为 Fe，电解质溶液为 FeCl3 溶液 B．正极为 Cu，负极为 Fe，电解质溶液为 Fe(NO3)3 溶液 C．正极为 Fe，负极为 Zn，电解质溶液为 Fe2(SO4)3 溶液 D．正极为 Ag，负极为 Fe，电解质溶液为 CuSO4 溶液 7.锂电池是新一代高能电池，目前已研究出多种锂电池。某种锂电池的总反应式为： Li + MnO2 = LiMnO2。 下列说法中正确的是 ( ) A．Li 是正极，MnO2 是负极 B．放电时负极的反应：Li – e- = Li+ C．放电时正极的反应：MnO2- + e- = MnO2 D．电池放电时，产生高锰酸根离子 8. 如下图所示，烧杯中都盛有稀硫酸。 (1)中反应的离子方程式为 ， (2)中的电极反应：Fe： 、Sn： ， Sn 极附近溶液的 pH（填增大、减小或不变）
(3)中被腐蚀的金属是 、其电极反应式为 比较（1）、（2）、（3）中纯铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是
。 。
9.市场上出售的“热敷袋”其主要成分为铁屑、炭粉、木屑和少量氯化钠、水等。热敷 9. 袋启用之前用塑料袋使其与空气隔绝， 启用时打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量， 使用完后， 会发现有大量铁锈存在。请回答下列问题。 (1)热敷袋产生热量的来源是。 (2)炭粉的主要作用是。 (3)加入 NaCl 的主要作用是。 (4)写出生成铁锈的有关方程式。 （按生成过程分步写，不可合并成总式） 拓展与创新（解答题形式） 二、拓展与创新（解答题形式） 10. 将洁净的金属片 A、B 、C、D 分别放置在浸有盐溶液的滤纸上面并压紧(如图所 示)。在每次实验时，记录电压指针的移动方向和电压表的读数如右表所示：
已知构成原电池两电极的金属活动性相差越大，电压表读数越大。请判断： (1)A、B、C、D 四种金属中活泼性最强的是(用字母表示) (2)若滤纸改用 NaOH 溶液浸润一段时间后，则在滤纸上能看到有白色物质析出，后迅 速变为灰绿色，最后变成褐色。则滤纸上方的金属片为(用字母表示)，此时对 应的电极反应式为：负极 正极 三、综合与探究（解答题形式） 综合与探究（解答题形式） 11. 从某铝镁合金上剪下一小片(其质量为 2.0g)，立即投入盛有 20mL 5 mol/L 氢氧化 钠溶液的烧杯中。 (1)由反应开始到反应结束，可能观察到烧杯中的现象依次为 (2)反应开始时，合金片表面产生气泡较慢，其原因是，一段时间 后反应速率相当快，其原因是 (3)写出合金片与溶液反应时可能形成的微电池的负极材料是，正极 的电极反应式： (4)若要利用该反应来测定合金中铝的质量分数，还应测定哪些数据(如有多种可能，请 逐一写出)？答：
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本节课后习题答案研析（Px） 答案研析 一、填空题 1.把化学能转化转化为电能 氧化反应 负 还原反应 正 1. 2+ 2.负 Fe – 2e = Fe 正 2H2O + O2 + 4e = 4OH 2. + 2+ 3.铜 Cu + 2Ag = 2Ag + Cu 3. 4.C＞D＞B＞A 4. 二、选择题 1.BC 加入少量硫酸铜，铁和铜离子反应生成铜，与铁构成原电池，铁作负极；加热也可 加快化学反应速率 2.C B C 3.A 本考查了原电池的形成条件。 中铜不能和硫酸发生自发的氧化还原反应； 中同 B， D 中没有构成闭合的回路。 4.C 5.A B 中构成 Cu-Fe 原电池，构成 Sn-Fe 原电池，D 中构成 Pb-Fe 原电池，铁均作负极易 被腐蚀。 变式·拓展】 【变式·拓展】 1.原电池的反应原理，就是利用氧化还原反应中有电子的转移。在负极 CO 失电子，且 1. 22消耗了 CO3 ，在正极得电子的就是 O2，再与 CO2 结合生成 CO3 ，正极方程式为：O2 + 2CO2 + 224e = 2CO3 ，正极与负极生成和消耗的 CO3 的量相等，所以总反应方程式为：2CO2 + O2 = 2CO2
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正极：O2 + 2CO2 +4e– == 2 CO3 –；负极：2CO +2 CO3 – -4e– ==4CO2。总方程式：2CO + O2 == 2CO2
2. (1)
(2)电极材料一极为铜电极，另一极为活泼性比铜弱的金属电
极或非金属导体，电解质溶液是氯化铁溶液 2+ 3+ 2+ 正极：2Fe + 2e = 2Fe (3)负极：Cu – 2e = Cu 电池工作时， 每有 1 mol Zn 参加反应， 失去 2 mol 电 3. C 由所给电池的总反应式可知， 子， 则会有 2 mol 电子从负极 Zn 开始， 流经外电路而流向正极， 并在正极发生反应： 2MnO2(s) ＋H2O(l)＋2e?＝Mn2O3(s)＋2OH?(aq)，故外电路每通过 0.2 mol 电子，Zn 就减轻 6.5g，C 不 正确。 4. AC 由图可知电子从 a 极流出，a 极是负极发生氧化反应，A 正确，由图 a 极氧化 反应生成 H+通过质量交换膜给 b 极，所以 C 正确，D 不正确。 创新训练】 【创新训练】 1.D 黄铜(铜锌合金)若发生电化腐蚀时，被腐蚀的金属应是金属性较活泼的锌而不是 1. 铜；生铁中含较多的碳，软铁心在电解质作用下容易形成原电池，也更容易生锈；铁质器件 附有铜配件时，在接触电解质溶液时，铁是原电池的负极，易被腐蚀生成铁锈；银质奖牌久 置后可能与硫或氧气氧化成银的化合物而使其表面变暗，这是化学腐蚀，与电化腐蚀无关。 2.B 2. 形成原电池有三个条件：活动性不同的两种金属，电解质溶液，闭合的回路。A 只有一种金属，形成氧化铝保护层是由于铝与空气中的氧气直接反应所致；B 中锌、铁二种 金属形成原电池，锌作负极，铁作正极被保护；C 中红热的铁与冷水作用形成铁的氧化物阻 止内部的铁继续被氧化；D 是由于浓硝酸的氧化性强

于稀硝酸。 － 3.AD a 电极上通入氢气，发生反应：H2－2e = 2H+，是负极；b 电极通入氧气， 3. － － 发生反应： 2+2H2O +4 e =4OＨ ， Ｏ 是正极。 电池工作时， 电子由负极通过外电路流向正极。 氢氧燃料电池的能量效率较高， 而且产物水为无污染物质， 是一种具有应用前景的绿色电源。 4.A 能设计成原电池的是氧化还原反应 4. 5.C 原电池正极发生还原反应，负极发生氧化反应。 5. 6.A 总反应 2Fe3+ + Fe = 3Fe2+，还原反应(正极)：2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+，氧化反应(负极)： 6. Fe – 2e- = Fe2+，则铁为负极，Fe3+为电解质。 7.B Li 为负极发生：Li – e- = Li+，MnO2 为正极发生：MnO2 + e- = MnO27. + 2+ 8. (1)Fe + 2H = Fe + H2↑ 2+ + (2)Fe + 2e = Fe 2H + 2e = H2↑ (3) 2 1 3 9.本题为一信息给予题，实质上考的是原电池的有关知识。同时考查学生分析信息，利 9. 用信息解决问题的能力。从热敷袋使用前与空气隔绝，启用后却要打开揉搓，说明有空气参 与了热敷袋内的反应。反应后有大量铁锈生成，说明有 O2 参加，而放出的热量是铁被氧化 时释放的。从启用到放出热时间很短，显然不是铁的缓慢氧化所能形成的现象，会很容易想 到热敷袋内发生的是原电池反应，其中铁做负极，炭粉为正极，NaCl 与水构成了电解质溶 液。轻轻揉搓的作用是使铁屑与炭粉、氯化钠、水以及空气充分接触，以促使原电池反应的 ， 2H Fe 发生， 热敷袋中主要发生以下反应： Fe－2e-==Fe2+ ； 2O+O2+4e--==4OH--； 2++2OH--==Fe （OH）2 ；4Fe（OH）2+O2 +2H2 O==4Fe（OH）3 ；2Fe（OH）3 ==Fe2O3+3H2O。
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10. (1)C (2)B
负极：2Fe – 4e- = 2Fe2+
正极：O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-
11. (1)断面上先产生少量气泡；氧化膜能溶于 NaOH 溶液导致反应会逐渐加快；后来反 应会更剧烈，产生气体较多，导致小合金片在常识上下翻动；反应放热导致溶液发烫；烧杯 底部会有少量黑色固体残留。 (2)开始由于表面氧化膜存在，反应速率较慢，后来氧化膜溶解，铝镁合金表面形成原 电池，反应放热使溶液温度升高等因素综合起来使反应速率加快。 (3)铝 6H2O + 6e = 3H2↑+ 6OH (4)①测定残余固体质量；②测定生成 H2 的体积；③测定生成 NaAlO2 的物质的量；④测 定反应后溶液中 NaOH 的浓度
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