高考化学精讲及练习：原电池 2021届word答案版

第一节 原电池

基础落实

一、原电池的工作原理

1.原电池的构造与工作原理

铜锌原电池如图所示，请回答下列问题：

(1)有关的实验现象：

①锌片溶解，铜片加厚变亮，硫酸铜溶液颜色变浅；

②电流表的指针发生偏转，装置中的能量变化是化学能转化为电能。 (2)电极名称和电极反应：

①锌电极为负极，发生氧化反应，电极反应式是Zn－2e－===Zn2＋；

②铜电极为正极，发生还原反应，电极反应式是Cu2＋＋2e－===Cu；

③电池总反应的离子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu。

(3)电子流动方向和电流方向

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：阳离子移向铜电极(正极)，阴离子移向锌电极(负极)。

(4)原电池构成的条件：具有活动性不同的两个电极，二者直接或间接地连在一起，插入电解质溶液或熔融电解质中，且能自发地发生氧化还原反应。下列图示装置能形成原电池的是AD。

归纳总结：

原电池原理示意图

(1)原电池原理是将氧化反应和还原反应分开进行，还原剂在负极上失去电子发生氧化反应，电子通过导线流向正极，氧化剂在正极上得到电子发生还原反应。

(2)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还原剂，电极被氧化，发生氧化反应。

(3)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还原或电极上附着物本身被还原，发生还原反应。

2.盐桥原电池(或双液原电池)

按下图所示装置完成实验，并回答下列问题：

(1)实验过程中，能观察到的实验现象：

①锌片溶解，铜片加厚变亮；

②电流表指针发生偏转；

③硫酸铜溶液的颜色变浅。

(2)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)。

(3)若取出装置中的盐桥，电流表的指针是否还会发生偏转？不偏转，原因是取出盐桥，该装置不能构成闭合回路，不能形成原电池。

纳总结：原电池中盐桥的作用

(1)构成闭合回路，形成原电池。

(2)避免电极与电解质溶液直接反应，有利于最大程度地将化学能转化为电能。

(3)盐桥中的阴、阳离子定向迁移，使溶液保持电中性，反应持续进行，能长时间稳定放电。

3.由原电池相关知识判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)原电池中电子流出的一极是正极，发生氧化反应(×)

(2)原电池中电流的方向是负极—导线—正极(×)

(3)双液原电池中的盐桥是为了连通电路，所以也可以用金属导线代替(×)

(4)在原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极(√)

(5)铜、锌与硫酸组成的原电池中，锌为负极，质量减少，铜为正极，质量不变(√)

总结：原电池正极和负极的判断依据

判断依据 正极 负极

电极材料 不活泼金属或非金属 活泼金属

电子流向 电子流入 电子流出

电极反应 还原反应 氧化反应

电极常见现象 电极增重或产生气体 电极减轻 离子移向

阳离子移向

阴离子移向

二、原电池原理的应用

1.比较金属活动性强弱

对于酸性电解质，一般是负极金属的活动性较强，正极金属的活动性较弱。

例如：a和b两种金属，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生，则a为负极，b为正极，金属活动性a>b。

2.加快氧化还原反应的速率

构成原电池的反应速率比直接接触反应的速率快。

例如：实验室制取氢气时，粗锌比纯锌与稀硫酸反应速率快；或向溶液中滴入几滴硫酸铜溶液，产生氢气的速率加快。

3.设计化学电池

(1)理论上，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。

(2)外电路：还原性较强的物质在负极失去电子，氧化性较强的物质在正极上得到电子。

(3)内电路：将两电极浸入电解质溶液中，阴、阳离子作定向移动。

针对性训练

知识点一 原电池

1．下列装置中能构成原电池产生电流的是( )

答案 B

2．下列各装置能形成原电池的是( )

答案 D

知识点二 原电池的原理

3．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，以下叙述正确的是( )

A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生

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

4．关于下图所示的原电池，下列说法正确的是(

)

A.电子从锌电极通过电流表流向铜电极

B.盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移

C.铜电极发生还原反应，其电极反应是2H＋＋2e－===H2↑

D.取出盐桥后，电流表仍会偏转，铜电极在反应前后质量不变

答案 A

知识点三 原电池的应用

5．一种新型燃料电池，它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中，然后分别向两极通入乙烷和氧气，则有关此电池推断正确的是( )

A．通入乙烷的电极为正极

B．参加反应的乙烷与氧气的物质的量之比为7∶2

C．放电一段时间后，KOH的物质的量浓度减少

D．负极反应式为C2H6＋6H2O－14e－===2CO2－3＋18H＋

答案 C

6依据氧化还原反应：Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag设计的原电池如图所示。

请回答下列问题：

(1)电极X的材料是________________，电解质溶液Y是____________。 (2)银电极的电极反应式是__________________________________________________；

X电极的电极反应式是____________________________________________________。

(3)外电路中的电子是从________极流向________极。

(4)该原电池的正极是____________，还可以选用__________________等材料。

(5)如果将装置图中的两个烧杯换成一个烧杯，是否还需要硫酸铜溶液？________________。

答案 (1)铜 硝酸银溶液 (2)2Ag＋＋2e－===2Ag Cu－2e－===Cu2＋ (3)负(或铜) 正(或银) (4)银

铂、石墨 (5)不需要

跟踪训练（强化训练）

1．下列关于实验现象的描述不正确的是( )

A．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡

B．用锌片作负极，铜片作正极，在CuSO4溶液中，铜片质量增加

C．把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁

D．把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出的速率加快

答案 C

2．控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是(

)

A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应

B．反应开始时，甲中石墨电极上的Fe3＋被还原

C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态

D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极

答案 D

3(2020·福建四地六校高二月考)某原电池装置如图所示。下列有关叙述中正确的是( )

A.电池工作中，盐桥中的Cl－向负极移动 B.负极反应式：2H＋＋2e－===H2↑

C.工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变

D.Fe作正极，发生氧化反应

答案 A

4．以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是(

)

A．该电池能够在高温下工作

B．电池的负极反应式为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋

C．放电过程中，H＋从正极区向负极区迁移

D．在电池反应中，每消耗1 mol氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体22.46 L

答案 B

5．下列有关图甲和图乙的叙述不正确的是( )

A.均发生了化学能转化为电能的过程

B.Zn和Cu既是电极材料又是反应物

C.工作过程中，电子均由Zn经导线流向Cu

D.相同条件下，图乙比图甲的能量利用效率高

答案 B

6．某探究活动小组想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，有甲、乙两位同学均使用镁片与铝片作电极，但甲同学将电极放入6 mol·L－1的稀H2SO4中，乙同学将电极放入6 mol·L－1的NaOH溶液中，如图所示。

(1)写出甲池中发生的有关电极反应的反应式：

负极___________________________________________________________________，

正极___________________________________________________________________。

(2)写出乙池中发生的有关电极反应的反应式：

负极____________________________________________________________________，

正极___________________________________________________________________。

总反应离子方程式为______________________________________________________。

(3)如果甲与乙两位同学均认为“构成原电池的电极材料若是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出________活动性更强，而乙会判断出________活动性更强(填写元素符号)。

(4)由此实验，可得到如下哪些结论？________。

A．利用原电池反应判断金属活动性顺序应注意选择合适的介质

B．镁的金属性不一定比铝的金属性强

C．该实验说明金属活动性顺序表已过时，已没有实用价值

D．该实验说明化学研究对象复杂、反应条件多变，应具体问题具体分析

(5)上述实验也反过来证明了“利用金属活动性顺序表直接判断原电池中正、负极”的做法________(填“可靠”或“不可靠”)。如不可靠，则请你提出另一个判断原电池正、负极可行的实验方案_____________________________________________________________。

答案 (1)Mg－2e－===Mg2＋ 2H＋＋2e－===H2↑

(2)2Al＋8OH－－6e－===2AlO－2＋4H2O

6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑

2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2＋3H2↑

(3)Mg Al (4)AD

(5)不可靠 将两种金属电极连上电流表而构成原电池，利用电流表检测电流的方向，从而判断电子的流动方向，再来确定原电池的正、负极

7、根据原电池的工作原理，写出下列电池的电极反应式。

(1)将铁片、铜片用导线连接后，置于稀硫酸中，形成原电池：

①正极反应式是___________________________________________________________；

②负极反应式是___________________________________________________________；

③原电池总反应的离子方程式是_____________________________________________。