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2022届高三化学一轮复习化学反应原理题型必练49原理电池原理实验探究含解析
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这是一份2022届高三化学一轮复习化学反应原理题型必练49原理电池原理实验探究含解析，共24页。试卷主要包含了单选题，填空题等内容，欢迎下载使用。
原理电池原理实验探究
一、单选题（共18题）
1．原电池装置如图，下列说法不正确的是的
A．若X溶液是稀硫酸，Y溶液是氯化钠溶液，a材料为镁，b材料为生铁，M为电压表，N为塑料棒，则无原电池形成
B．若材料a和b都为石墨，通过正确的M、N、X、Y材料或溶质的选择能够形成原电池
C．若材料a和b为活泼性不同的两种，通过正确的M、N、X、Y材料或溶质的选择能够形成原电池
D．若X溶液是稀硫酸，Y是NaOH溶液，a材料为Cu，b材料为A1，M是电流计，N为盐桥，则该原电池的负极为Al
2．用如图所示装置探究原电池的工作原理，下列说法正确的是
A．甲图中正极上发生的反应为：
B．乙图中锌片变细，铜棒变粗
C．丙图中片上发生还原反应，溶液中的向铜电极移动
D．若乙图与丙图中锌片减轻的质量相等，则两装置中还原产物的质量比为
3．某兴趣小组同学学习原电池原理后，自制水果电池，装置如图所示。下列说法正确的是
A．锌片作负极，发生还原反应
B．铜片上发生的电极反应为：Cu2++2e-=Cu
C．将电能转化为化学能
D．装置中电子由锌片流出，经导线流过LED灯后流入铜片
4．常温下，将除去表面氧化膜的铝、铜片插入浓HNO3中组成的原电池如图所示，发现电流计指针偏向铝，铝片上有气体生成，下列说法正确的是
A．铝比铜活泼，作负极，发生氧化反应测量电流装置
B．铝电极上生成的气体是H2
C．电子从铜电极流出，经导线流入铝电极，经过电解质溶液回到铜电极
D．铜电极的电极反应式：Cu-2e-=Cu2+
5．了解物质的基本性质，预测和解释他们在反应时的变化，是化学研究的基本内容。在NaOH溶液中，质量相等的Mg球和Al球通过导线连接在等臂杠杆上，装置如图所示。一段时间后，下列说法与实验事实相匹配的是
A．若杠杆为导体，则Mg球端向下倾斜
B．若杠杆为导体，则Al球发生还原反应
C．若杠杆为绝缘体，则两球一直保持平衡
D．若杠杆为绝缘体，则Al球端向下倾斜
6．如图所示，杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向烧杯中央滴入浓CuSO4溶液。一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中，不考虑铁丝反应及两球的浮力变化)
A．杠杆为导体和绝缘体时，均为A端高B端低
B．杠杆为导体和绝缘体时，均为A端低B端高
C．当杠杆为导体时，A端低，B端高；为绝缘体时，A端高，B端低
D．当杠杆为导体时，A端高，B端低；为绝缘体时，A端低，B端高
7．如图是某化学课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置。下列有关该装置的说法正确的是
A．铜为负极，其附近的溶液变蓝，溶液中有Cu2+产生
B．如果将稀硫酸换成柠檬汁，LED灯将不会发光
C．如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向将发生改变
D．其能量转化的形式主要是化学能→电能→光能
8．如图为铜锌原电池示意图。下列说法正确的是
A．铜片释放的电子经导线流向锌片
B．若盐桥中含 KCl 饱和溶液的琼脂，电池工作时，K+移向 ZnSO4溶液
C．若将盐桥用铜丝替换，电流表的指针不会偏转
D．电池工作时，该装置中 Zn 为负极，发生氧化反应
9．关于如图所示的原电池，下列说法正确的是
A．电子从铜电极通过电流计流向锌电极
B．盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移
C．锌电极发生氧化反应；铜电极发生还原反应，其电极反应是
D．取出盐桥后，电流计仍会偏转，铜电极在反应前后质量不变
10．如图所示，杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向烧杯中央滴入浓CuSO4溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中，不考虑铁丝反应及两球的浮力变化)
A．杠杆为导体和绝缘体时，均为A端高B端低
B．杠杆为导体和绝缘体时，均为A端低B端高
C．当杠杆为绝缘体时，A端低，B端高；为导体时，A端高，B端低
D．当杠杆为绝缘体时，A端高，B端低；为导体时，A端低，B端高
11．用下图装置探究原电池中的能量转化。图中注射器用来收集气体并读取气体体积，记录实验据如下表：
①
②
气体体积/mL
溶液温度/℃
气体体积/mL
溶液温度/℃
0
0
22.0
0
22.0
8.5
30
24.8
50
23.8
10.5
50
26.0
-
-
下列说法不正确的是
A．两个装置中反应均为Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
B．0~8.5min内，生成气体的平均速率①<②
C．时间相同时，对比两装置的溶液温度，说明反应释放的总能量①>②
D．生成气体体积相同时，对比两装置的溶液温度，说明②中反应的化学能部分转化为电能
12．某同学研究FeSO4溶液和AgNO3溶液的反应，设计如下对比实验。
实验
现象
连通电路后，电流表指针向右偏转，分别取反应前和反应一段时间后甲烧杯中的溶液，滴加KSCN溶液，前者几乎无色，后者显红色
连通电路后，电流表指针向左发生微小的偏转，丙、丁烧杯中均无明显现象
下列说法不正确的是
A．仅由Ⅰ中的现象不能推知Ag+的氧化性强于Fe3+
B．Ⅱ中电流表指针向左偏转的原因可能是银发生了电化学腐蚀
C．Ⅱ中若将银电极换成石墨电极，电流表指针可能不再向左偏转
D．对比Ⅰ、Ⅱ可知，Ⅰ中氧化了Fe2+
13．将铁片和锌片放在盛有NaCl溶液(其中滴有酚酞)的表面皿中，组成甲、乙两个装置(如图)。下列说法不正确的是
A．甲为原电池，负极反应式为Zn-2e-=Zn2+
B．甲为原电池，Fe电极上有气体放出
C．乙为电解池，阴极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-
D．一段时间后，甲、乙两表面皿中溶液均有红色出现
14．关于如图装置的说法中正确的是
A．该装置将锌置换铜反应中的化学能转变为电能，属于电解池
B．盐桥的存在使内电路离子流动不畅，因此灯泡忽明忽暗
C．相比于单池单液原电池，该装置电流更持续和稳定
D．盐桥中K+向左侧烧杯移动，因为左侧是负极区
15．某化学小组为了探究铝电极在原电池中的作用，进行了下列实验，实验结果记录如下。下列说法正确的是
编号
电极材料
电解质溶液
电流表指针偏转方向
①
Mg 、 Al
稀盐酸
偏向 Al
②
Al 、Cu
稀盐酸
偏向 Cu
③
Al 、石墨
稀盐酸
偏向
④
Mg 、Al
NaOH 溶液
偏向 Mg
A．实验①和②中，Al 电极的作用相同
B．实验③中，电流表指针偏向 Al
C．实验④中，Mg 为负极 ，电极反应式为：Mg - 2e-= Mg2+
D．综合以上实验，铝在原电池中的作用 ，与另一个电极材料和电解质溶液有关
16．如图是铜锌原电池构造示意图，其电池反应式为 Zn(s) + CuSO4(aq) → ZnSO4(aq) + Cu(s)， 下列判断不正确的是
A．Zn 为负极 B．盐桥中的阳离子移向B
C．移去盐桥，电流计指针不偏转 D．铜棒质量不变
17．如图所示原电池，盐桥中装有含琼胶的KCl饱和溶液，相关的叙述中，不正确的是
A．电子沿导线由Cu片流向Ag片
B．盐桥中的K＋向Cu(NO3)2溶液
C．正极的电极反应是Ag＋+e－=Ag
D．Cu片上发生氧化反应，Ag片上发生还原反应
18．如图所示装置中，可观察到电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是（ ）
A．A B．B C．C D．D
二、填空题（共5题）
19．有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人均用镁片和铝片作电极，但甲同学将电极放入6 mol·L-1的H2SO4溶液中，乙同学将电极放入6 mol·L-1的NaOH溶液中，如图所示。
(1)写出甲中正极的电极反应：_______，总反应的离子方程式：_______。
(2)乙中总反应的离子方程式：_______。
(3)甲池溶液中阳离子的移动方向是_______。乙池外电路中电子的流动方向是_______。甲池中产生气泡的电极是_______；乙池外电路中电流的方向是_______。
(4)若甲与乙同学均认为“构成原电池的电极材料如果都是金属，则负极材料的金属应比正极材料的金属活泼”，则甲会判断出_______金属活动性更强，而乙会判断出_______金属活动性更强。
(5)由此实验得出的下列结论中，正确的有_______。
A．该实验说明金属活动性顺序已过时，没有实用价值了
B．该实验说明化学研究对象复杂、反应受条件影响较大，因此应具体问题具体分析
C．利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质
D．镁的金属性不一定比铝的金属性强
20．某实验小组自制如图水果电池，探究影响电池效果的因素有哪些，制成记录表格如下：
序号
电极
电极间距()
水果种类
电流表()
①
2.0
西红柿
78.8
②
2.0
西红柿
70.3
③
2.0
西红柿
0
④
2.0
柠檬
45.7
⑤
1.0
柠檬
98.4
(1)水果电池中，水果的作用是___________。
(2)实验①②③的目的是探究___________；对比实验①②③得出结论是___________。
(3)欲得出“水果种类对电池效果有影响”的结论需要对比实验___________。
(4)如果将实验装置中的水果换成溶液，电极材料用和，请在框中画出相应的原电池装置图___________，并用“”标注电流的方向。此时，负极上电极反应式：___________；正极上的现象是___________；原电池总离子方程式：___________。
21．有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性强弱，两人均使用镁片与铝片作电极，但甲同学将电极放入6mol·L-1的H2SO4溶液中，乙同学将电极放入6mol·L-1的NaOH溶液中，如图所示：
(1)写出甲池中负极的电极反应式和总反应的离子方程式：负极___；总反应的离子方程式___。
(2)写出乙池中负极的电极反应式和总反应的离子方程式：负极___；总反应的离子方程式___。
(3)如果甲与乙同学均认为“构成原电池的电极材料如果都是金属，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，可得到如下哪些正确结论___。
A．利用原电池反应判断金属活动性顺序时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，反应受条件的影响较大，因此应具体问题具体分析
(5)丙同学依据甲、乙同学的思路，设计如下实验：将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入稀NaOH溶液中，分别形成了原电池。
①在这两个原电池中，负极分别为___。
A．铝片、铜片 B．铜片、铝片 C．铝片、铝片 D．铜片、铜片
②写出插入浓硝酸中形成原电池的电极反应式负极：___，正极：___。
22．某课外小组利用原电池原理驱动某简易小车(用电动机表示)。
(1)初步设计的实验装置示意图如图1所示，CuSO4溶液在图1所示装置中的作用是_______(答两点)。
实验发现：该装置不能驱动小车。
(2)该小组同学提出假设：
可能是氧化反应和还原反应没有完全隔开，降低了能量利用率，为进一步提高能量利用率，该小组同学在原有反应的基础上将氧化反应与还原反应隔开进行，优化的实验装置示意图如图2所示，图2中A溶液和B溶液分别是_______和_______，盐桥属于_______(填“电子导体”或“离子导体”)，盐桥中的Cl-移向_______溶液(填“A”或“B”)。为降低电池自重，该小组用阳离子交换膜代替盐桥，实验装置示意图如图3所示。
(3)利用改进后的实验装置示意图3，仍不能驱动小车，该小组同学再次提出假设：
可能是电压不够；可能是电流不够；可能是电压和电流都不够；
实验发现：1.5V的干电池能驱动小车，其电流为750μA；
实验装置示意图3的最大电压为1.0V，最大电流为200μA
该小组从电极材料、电极反应、离子导体等角度对装置做进一步优化，请补全优化后的实验装置示意图4，并在图中标明阳离子的流向。_______
23．(1)依据反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s) =Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如下图所示。
①电极X的材料是___________；Y溶液可以是___________；
②银电极上发生的电极反应式是___________。
③在电池放电过程中，盛有饱和KCl琼脂溶胶的盐桥中，向CuSO4溶液一端扩散的离子是___________(填离子符号)。
(2)金属腐蚀一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，可以采用电化学手段进行防腐。
①洗过的铁锅，未及时擦干容易生锈。写出铁锅生锈过程的正极反应式___________。
②为了减缓某水库钢闸门被腐蚀的速率，可以采用下图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用___________(填写字母序号)。
A．铜 B．钠 C．锌 D．石墨
③图乙所示方案也可以减缓钢闸门的腐蚀速率，则钢闸门应连接直流电源的___________极，钢闸门上发生的电极反应式为___________。
参考答案
1．D
【详解】
A．如果M为电压表，N为塑料棒，则该装置不是闭合回路，所以无原电池形成，A正确；
B．若材料a和b都为石墨， M为电流表，N为盐桥，X、Y分别为KI溶液FeCl；则可以形成燃料电池，B正确；
C．若材料a是铁和b为铜，M是电流计，N是盐桥，X是硫酸亚铁，Y是硫酸铜，就可以形成原电池，C正确；
D．若X溶液是稀硫酸，Y是NaOH溶液，a材料为Cu，b材料为A1，M是电流计，N为盐桥， Al和氢氧化钠反应，无法形成原电池，D错误；
故选D。
2．D
【详解】
A．甲图没有形成完整的回路，不能形成原电池，A项错误；
B．乙图中活泼金属锌作负极，发生氧化反应，电极反应为：，铜为正极，电极反应为：，所以锌片变细，铜棒不变，B项错误；
C．丙图中构成原电池，活泼金属锌作负极，发生氧化反应，铜为正极，溶液中的向正极移动，C项错误；
D．乙图与丙图中负极反应相同，都为，乙图与丙图中正极上的反应分别为：、，若乙图与丙图锌片减轻的质量相等，即失去电子的物质的量相等，依据电子守恒计算乙图与丙图中还原产物的质量比2：64=1：32，D项正确；
答案选D。
3．D
【详解】
A．Cu/Zn所组成的原电池中，Zn为负极失去电子被氧化，而不是被还原，故A错；
B．Cu为正极，得到电子发生还原反应，由于是水果电池，则电解质为有机酸()，所以其电极反应为：，故B错；
C．该装置是原电池，将化学能转化为电能，故C错；
D．电子由负极经外电路流向正极，即电子由锌片流出，经导线流过LED灯后流入铜片，故D正确；
答案选D。
4．D
【详解】
A．Al在浓HNO3中钝化，做正极，正极发生还原反应，故A错误；
B．铜做负极，失电子，浓硝酸得电子，正极上产生NO2气体，故B错误；
C．电子不能经过电解质溶液，故C错误；
D．铜做负极失电子，电极反应为：Cu-2e-=Cu2+，故D正确；
故答案为D。
5．A
【分析】
镁与氢氧化钠溶液不反应，铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气。
【详解】
A．若杠杆为导体，则该装置形成原电池，球作负极，发生氧化反应，质量减小，则Mg球端向下倾斜，A正确；
B．球作正极，球作负极，发生氧化反应，B错误﹔
C．若杠杆为绝缘体，则该装置不能形成原电池，球发生化学反应产生氢气，质量变轻，球不与反应，则Mg球端向下倾斜，C错误；
D．由选项C可知，Mg球端向下倾斜，D错误；
故选：A。
6．C
【详解】
A．当杠杆为导体时，铁球作负极，放电使其质量减轻，铜球作正极，溶液中的在铜球上放电析出，使其质量增加，则A端低，B端高，A错误；
B．当杠杆为导体时，铁球作负极，放电使其质量减轻，铜球作正极，溶液中的在铜球上放电析出，使其质量增加，则A端低，B端高，B错误；
C．当杠杆为绝缘体时，不能形成原电池，铁球与溶液发生置换反应，在铁球表面析出铜，使其质量增加，则A端高，B端低，C正确；
D．当杠杆为绝缘体时，不能形成原电池，铁球与溶液发生置换反应，在铁球表面析出铜，使其质量增加，则A端高，B端低，D错误；
故选C。
7．D
【分析】
锌比铜活泼，稀硫酸作电解质溶液时，Cu-Zn形成原电池：锌为负极，发生氧化反应；铜为正极，发生还原反应生成氢气；外电路中电流方向为Cu→LED灯→Zn，以此解答该题。
【详解】
A．Cu-Zn稀硫酸原电池中，Zn为负极，Cu片为正极，铜片上2H++2e-=H2↑，故A错误；
B．柠檬汁呈弱酸性，如果将稀硫酸换成柠檬汁，则与Cu-Zn仍然形成原电池，LED灯将微弱发光，故B错误；
C．Cu-Zn稀硫酸原电池中，电流方向由Cu片流向Zn片，如果将锌片换成铁片，则Fe作负极，Cu仍为正极，电流方向由Cu片流向Fe片，即电流方向不变，，故C错误；
D．原电池的能量变化为化学能→电能，LED灯工作时能量变化为电能→光能，所以电路中能量转化的形式主要是“化学能→电能→光能”，故D正确；
故答案选D。
8．D
【分析】
因为Zn的金属活动性大于Cu，所以Zn电极为负极，Cu电极为正极。
【详解】
A．铜片为正极，在此装置中不能释放电子，A不正确；
B．电池工作时，Zn电极失电子生成Zn2+进入ZnSO4 溶液中，盐桥中的Cl-应移向此电极，B不正确；
C．若将盐桥用铜丝替换，则左侧烧杯内构成原电池，右侧烧杯内构成电解池，电流表的指针仍会发生偏转，C不正确；
D．由分析可知，电池工作时，该装置中 Zn 为负极，失电子生成Zn2+，发生氧化反应，D正确；
故选D。
9．C
【详解】
A．该原电池中较活泼的金属锌作负极，较不活泼的金属铜作正极，电流从铜电极通过电流表流向锌电极，故A错误；
B．原电池放电时，盐桥中的阴离子向硫酸锌溶液中迁移，阳离子向硫酸铜溶液中迁移，故B错误；
C．原电池放电时，铜作正极，铜离子得电子发生还原反应在铜极上析出，电极反应式为，故C正确；
D．取出盐桥则不能构成原电池无法产生电流，故D错误。
故选C。
10．D
【详解】
A．杠杆为导体时，构成原电池，右边Fe溶解，质量减轻，左边Cu2+得电子生成Cu附着在Cu表面，质量增加，所以A端低，B端高，A不正确；
B．杠杆为绝缘体时，Cu与电解质不反应，质量不变，Fe与CuSO4溶液反应生成Cu附着在Fe表面，质量增加，所以A端高B端低，B不正确；
C．当杠杆为绝缘体时，A端高，B端低；为导体时，A端低，B端高，C不正确；
D．当杠杆为绝缘体时，左端质量不变右端质量增加，所以A端高，B端低；为导体时，左端生成Cu右端溶解，所以A端低，B端高，D正确；
故选D。
11．C
【分析】
由图可知，装置①中活泼金属锌与稀硫酸反应，反应时，锌片溶解，表面上有气泡逸出，不活泼金属铜与稀硫酸不反应；装置②中锌、铜在稀硫酸溶液中构成原电池，活泼金属锌做负极，不活泼金属铜做正极，电池工作时，锌片溶解，铜片表面有气泡逸出，原电池反应使反应速率加快。
【详解】
A.装置①和②发生反应的实质都是锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，反应的化学方程式为Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，故A正确；
B.由表格数据可知，相同时间内，装置②中生成的氢气的体积比装置①中大，生成气体的平均速率①<②，故B正确；
C.由能量转化形式可知，装置①中化学能转化为热能，装置②中化学能转化为电能和热能，由两装置的溶液温度可知，装置①中化学能转化为热能的能量大于装置②中化学能转化为热能的能量，但相同时间内，装置②中生成的氢气的体积比装置①中大，反应释放的总能量①<②，故C错误；
D.生成气体体积相同时，两装置反应释放的总能量相等，由两装置的溶液温度可知，装置①中化学能转化为热能的能量大于装置②中化学能转化为热能的能量，说明②中反应的化学能部分转化为电能，故D正确；
故选C。
12．D
【分析】
由实验Ⅰ可知甲烧杯溶液在反应后生成Fe3+，电子有石墨电极流向银电极，则石墨电极为负极，银电极为正极，负极发生反应为：Fe2+-e-= Fe3+；由实验Ⅱ可知：银电极为负极，石墨电极为正极，负极发反应：Ag-e-=Ag+，而Fe3+的氧化性强于Ag+，故正极溶液中的Fe2+不参与反应，所以正极发生吸氧腐蚀。
【详解】
A．若Ag+的氧化性强于Fe3+，那么Ⅰ中原电池的总反应为Ag++Fe2+= Fe3++Ag，而实验Ⅱ随着反应进行丁烧杯中也能生成Ag+，也可以构成原电池，生成Fe3+，溶液颜色会改变，但是实验Ⅱ中无明显现象，故Ⅰ中的现象是空气中的氧气氧化Fe2+导致，仅由Ⅰ中的现象不能推知Ag+的氧化性强于Fe3+，故A正确；
B．根据分析可知，Ⅱ中银电极为负极，石墨电极为正极，负极发反应：Ag-e-=Ag+，电流表指针向左偏转的原因是银发生了电化学腐蚀，故B正确；
C．Ⅱ中若将银电极换成石墨电极，石墨为惰性电极，不能失去电子，不能形成原电池，电流表指针可能不再向左偏转，故C正确；
D．对比Ⅰ、Ⅱ可知，Ⅰ中氧化了Fe2+，若是NO3－氧化了Fe2+，那么Ⅱ中的Fe2+也会被NO3－氧化，根据分析可知，Ⅱ中Fe2+没有参与反应，故D错误；
答案选D。
13．B
【详解】
A．甲为原电池，由于Zn金属活动性比Fe强，所以Zn为负极，负极反应式为Zn-2e-=Zn2+，A正确；
B．甲为原电池，Fe电极为正极，由于电解质溶液为NaCl溶液，溶液呈中性，因此发生吸氧腐蚀，在Fe上没有气体放出，B错误；
C．装置乙为电解池，在阴极Zn上，溶液中H2O电离产生的H+得到电子变为H2逸出，故阴极的电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，C正确；
D．甲为原电池，溶液中溶解的O2得到电子变为OH-，使溶液碱性增强；对于乙装置，由于H2O电离产生的H+放电变为H2逸出，溶液中c(OH-)增大，溶液的碱性也增强，溶液中含有酚酞试液，酚酞遇碱变为红色，故一段时间后，甲、乙两表面皿中溶液均有红色出现，D正确；
故合理选项是B。
14．C
【详解】
A．由图中所示可知，该装置将锌置换铜反应中的化学能转变为电能，属于原电池，A错误；
B．盐桥内的K+和Cl-可以自由移动，故盐桥的存在使内电路离子流动顺畅，因此灯泡不会出现忽明忽暗的现象，B错误；
C．相比于单池单液原电池，该装置使用了盐桥能够有效防止锌和硫酸铜直接接触而发生反应，这样电流更持续和稳定，C正确；
D．在原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极，故盐桥中K+向右侧烧杯移动，因为右侧是正极区，D错误；
故答案为：C。
15．D
【详解】
A．由表中可以看出实验①电流表指针偏向Al，说明Al是正极，而实验②中指针偏向Cu，说明此时Al是负极，故两实验中Al 电极的作用不相同，A错误；
B．实验③中Al和石墨，Al为负极，而电流表指针偏向正极，故偏向石墨，B错误；
C．由于Mg与NaOH溶液不反应，而Al能与NaOH溶液发生反应：2Al+ 2NaOH + 2H2O=2NaAlO2 + 3H2↑，Al被氧化，故实验④中，Al为负极 ，电极反应式为：Al - 3e-+4OH-= +2H2O，而Mg为正极，电极反应式为：2H2O+2e-=2OH-+H2↑；C错误；
D．分析实验①②③可知铝在原电池中的作用，与另一个电极材料有关，分析实验①④可知铝在原电池中的作用，与电解质溶液有关，D正确；
故答案为：D。
16．D
【分析】
该原电池中，易失电子的锌作负极，铜作正极，电子从锌沿导线流向铜，盐桥中阳离子向正极移动。
【详解】
A．该原电池中，易失电子的锌作负极，铜作正极，A正确；
B．原电池放电时，盐桥中钾离子向正极硫酸铜溶液移动，即阳离子移向B，B正确；
C．移去盐桥后，不能形成闭合回路，不能形成原电池，所以电流计指针不偏转，C正确；
D．该原电池中，铜作正极，正极上铜离子得电子生成铜，所以铜棒质量增大，D错误。
答案选D。
17．B
【分析】
A. 电子由负极流向正极；
B. 盐桥中K+向正极移动；
C. 原电池装置中Ag为正极，电解质溶液中的Ag+得到电子生成Ag；
D. 原电池装置中Cu为负极，发生氧化反应，Ag为正极，发生还原反应。
【详解】
A. 原电池装置中Cu为负极，Ag为正极，电子由负极流向正极，即有Cu片流向Ag片，A项正确，不符合题意；
B. 盐桥中K+向正极移动，即K+向Ag极移动，B项错误，符合题意；
C. 原电池装置中Ag为正极，电解质溶液中的Ag+得到电子生成Ag，电极反应为：Ag＋+e－=Ag，C项正确，不符合题意；
D. 原电池装置中Cu为负极，发生氧化反应，Ag为正极，发生还原反应，D项正确，不符合题意；
答案选B。
18．C
【分析】
该装置没有外接电源，所以是原电池；原电池中，负极材料比正极材料活泼，且负极材料是随着反应的进行质量减少（N棒变细），正极质量增加（M棒变粗）；根据题意知，N极是负极，M是正极，且N极材料比M极活泼； 据以上分析解答。
【详解】
该装置没有外接电源，所以是原电池；原电池中，负极材料比正极材料活泼，且负极材料是随着反应的进行质量减少（N棒变细），正极质量增加（M棒变粗）；根据题意知，N极是负极，M是正极，且N极材料比M极活泼；
A、M极材料比N极活泼，故A错误；
B、M极上H++2e-=H2↑，因此M极上质量不增加，故B错误；
C、N极材料比M极活泼，且M极上有银析出，极反应为Ag++e-=Ag，所以质量增加，符合题意，故C正确；
D、M极材料比N极活泼，故D错误；
故答案选C。
19．2H++2e-=H2↑ Mg+2H+=Mg2++ H2↑ 2Al+2OH-+2H2O=2AlO+3H2↑ 移向铝片 铝片流向镁片 铝片 镁片流向铝片 Mg Al BC
【详解】
(1)甲中镁易失电子作负极、Al作正极，负极上镁发生氧化反应、正极上氢离子发生还原反应，负极反应为Mg-2e-=Mg2+，正极反应为2H++2e-=H2↑，总反应的离子方程式：Mg+2H+=Mg2++ H2↑；
(2)乙池中铝易失电子作负极，负极上铝失电子发生氧化反应，电极反应式为：Al+4OH--3e-= AlO+2H2O，镁作正极，正极发生还原反应，总反应为2Al+2OH-+2H2O=2AlO+3H2↑，
(3)甲池溶液中Al作正极，阳离子的移动方向是移向铝片，乙池中Al作负极，Mg做正极，外电路中电子的流动方向是铝片流向镁片，甲池中产生气泡的电极是铝片，乙池外电路中电流的方向是镁片流向铝片；
(4)甲中镁作负极、乙中铝作负极，根据作负极的金属活泼性强判断，甲中镁活动性强、乙中铝活动性强，故答案为：Mg；Al；
(5)A．该实验说明电解质溶液性质影响电极的正负极，不能说明金属活动性顺序没有使用价值，故A错误；
B．该实验说明化学研究对象复杂，反应与条件有关，电极材料相同其反应条件不同导致其产物不同，所以应具体问题具体分析，故B正确；
C．根据甲、乙中电极反应式知，原电池正负极与电解质溶液有关，故C正确；
D．镁的金属性大于铝，但失电子难易程度与电解质溶液有关，故D错误；
故答案为：BC。
20．作(提供)电解质溶液(或装电解质溶液的装置) 电极材料对电池效果的影响 在其他条件相同时，电极材料活泼性差别越大，电池效果越好 ①④ 铜电极上有红色物质附着(或铜电极变粗)
【详解】
(1)水果电池中水果的作用是相当于装电解质溶液的装置，作电解质溶液。
(2)实验①②③的对比实验中电极材料不同，电极间距、水果等条件相同，所以目的是研究电极材料对电池效果的影响。根据电流表的读数大小，可得出结论为在其他条件相同时，电极材料活泼性差别越大，电池效果越好。
(3)欲得出“水果种类对电池效果有影响”的结论需要找出实验中水果种类不同，而其它条件相同的①④组。
(4)实验装置中的水果换成溶液，电极材料用和，根据自发进行的氧化还原反应，作负极，电极反应式：，铜是正极，正极反应式为，正极上有析出，铜电极变粗，电流方向是从正极到负极，装置图为。
21．Mg—2e—=Mg2+ Mg+2H+=Mg2++H2↑ Al+4OH——3e—=AlO+H2O 2Al+2OH—+2H2O=2AlO+3H2↑ Mg Al AD B Cu—2e—=Cu2+ 4H++2NO+2e—=2NO2↑+2H2O
【详解】
(1)由图可知，甲池中镁、铝在稀硫酸中构成原电池，金属性强的镁做负极，镁失去电子发生氧化反应生成镁离子，电极反应式为Mg—2e—=Mg2+，铝做正极，氢离子在正极得到电子发生还原反应生成氢气，电极反应式为2H++2e—=H2↑，电池总反应的离子方程式为Mg+2H+=Mg2++H2↑，故答案为：Mg—2e—=Mg2+；Mg+2H+=Mg2++H2↑；
(2)由图可知，乙池中镁、铝在氢氧化钠溶液中构成原电池，与氢氧化钠溶液反应的铝做原电池的负极，铝在碱性条件下失去电子发生氧化反应生成偏铝酸根离子，电极反应式为Al+4OH——3e—=AlO+H2O，镁做正极，水在正极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为2H2O+4e—=H2↑+2OH—，电池总反应的离子方程式为2Al+2OH—+2H2O=2AlO+3H2↑，故答案为：Al+4OH——3e—=AlO+H2O；2Al+2OH—+2H2O=2AlO+3H2↑；
(3)由构成原电池的电极材料如果都是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼可知，甲同学会判断出镁活动性更强，而乙会判断出铝活动性更强，故答案为：Mg；Al；
(4)A．由镁的金属性强于铝，而甲池中镁做负极，乙池中铝做原电池的负极可知，利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质，故A正确；
B．由金属活动顺序表可知，镁的金属性一定比铝的金属性强，故B错误；
C．由结构决定性质的原理可知，该实验应具体问题具体分析，不能说明金属活动性顺序已过时，已没有实用价值，故C错误；
D．由镁的金属性强于铝，而甲池中镁做负极，乙池中铝做原电池的负极可知，该实验说明化学研究对象复杂，反应受条件的影响较大，因此应具体问题具体分析，故D正确；
AD正确，故答案为：AD；
(5)①将铝片和铜片用导线相连，若插入浓硝酸中形成了原电池，铝在浓硝酸中钝化，铜与浓硝酸剧烈反应，则铜做负极，铝做正极；插入稀NaOH溶液中形成了原电池，铜与氢氧化钠溶液不反应，铝与氢氧化钠溶液反应，则铝做负极，铜做正极，故选B。
②将铝片和铜片用导线相连插入浓硝酸中形成原电池，铜做负极失去电子发生氧化反应生成铜离子，电极反应式为Cu—2e—=Cu2+，硝酸在正极上得到电子发生还原反应生成一氧化氮和水，电极反应式为4H++2NO+2e—=2NO2↑+2H2O，故答案为：Cu—2e—=Cu2+；4H++2NO+2e—=2NO2↑+2H2O。
22．传导离子、作正极反应物 硫酸锌溶液 硫酸铜溶液 离子导体 A
【详解】
(1)由可知，CuSO4是电解质，可传导离子，该原电池的负极电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，正极的电极反应式为Cu2++2e-=Cu，故CuSO4可作正极反应物；答案为传导离子、作正极反应物。
(2)由可知，A溶液中电极为Zn，故A溶液中应为Zn2+，同理，B溶液中为Cu2+，由(1)知阴离子为；盐桥是由琼脂和饱和的KCl或KNO3组成，属于离子导体；根据在原电池中阴离子向负极移动，则Zn为负极，故Cl-向A溶液中移动；答案为硫酸锌溶液，硫酸铜溶液，离子导体，A。
(3)由可知，电子由左边移向右边，左边为负极，右边为正极，根据题中信息，要增大电压和电流，故选取电极材料Mg和石墨，阳离子向正极移动，优化后的实验装置示意图4为；答案为。
23．Cu AgNO3溶液 Ag＋＋e-=Ag Cl- O2＋2H2O＋4e-=4OH- C 负 2H++2e﹣=H2↑或2H2O + 2e-= H2↑ + 2OH-
【分析】
(1) 该原电池的电极反应式为：正极：2Ag++2e-═2Ag，负极：Cu-2e-═Cu2+，所以X极的材料应为Cu，电解质溶液Y应为AgNO3溶液，外电路中的电子从Cu极流向Ag极。盐桥中的K+移向正极(Ag极)；NO3-移向负极(Cu极)。
(2) 生铁的吸氧腐蚀中，负极上铁失电子发生氧化反应，正极上是氧气得电子的还原反应；在电解池的阴极上的金属被保护。
【详解】
(1)①由反应“2Ag+(aq)+Cu(s)═Cu2+(aq)+2Ag(s)”可知，在反应中，Cu被氧化，失电子，应为原电池的负极，Ag+在正极上得电子被还原，电解质溶液为AgNO3 ，故答案为：Cu；AgNO3；
②正极为活泼性较Cu弱的Ag，Ag+在正极上得电子被还原，电极反应为Ag++e=Ag，故答案为：Ag++e-=Ag。
③原电池工作时，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，盐桥中向CuSO4溶液中迁移的离子应是阴离子，应为Cl-。
(2)①炒过菜的铁锅未及时清洗容易发生电化学腐蚀而生锈，在铁的吸氧腐蚀中，负极上铁失电子发生氧化反应，Fe-2e-=Fe2+，正极上是氧气得电子的还原反应，O2+2H2O+4e-=4OH-，故答案为：O2+2H2O+4e-=4OH-；
②为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以让金属铁做原电池的正极，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以是比金属铁的活泼性强的金属，钾钙钠都不能做电极材料，故答案为：C；
③电解池的阴极上的金属被保护，为降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的负极，介质可能是酸性也可能是中性溶液，则钢闸门上发生的电极反应式为：2H++2e﹣=H2↑或2H2O + 2e-= H2↑ + 2OH-，故答案为：负；2H++2e﹣=H2↑或2H2O + 2e-= H2↑ + 2OH-。
原理电池原理实验探究
一、单选题（共18题）
1．原电池装置如图，下列说法不正确的是的
A．若X溶液是稀硫酸，Y溶液是氯化钠溶液，a材料为镁，b材料为生铁，M为电压表，N为塑料棒，则无原电池形成
B．若材料a和b都为石墨，通过正确的M、N、X、Y材料或溶质的选择能够形成原电池
C．若材料a和b为活泼性不同的两种，通过正确的M、N、X、Y材料或溶质的选择能够形成原电池
D．若X溶液是稀硫酸，Y是NaOH溶液，a材料为Cu，b材料为A1，M是电流计，N为盐桥，则该原电池的负极为Al
2．用如图所示装置探究原电池的工作原理，下列说法正确的是
A．甲图中正极上发生的反应为：
B．乙图中锌片变细，铜棒变粗
C．丙图中片上发生还原反应，溶液中的向铜电极移动
D．若乙图与丙图中锌片减轻的质量相等，则两装置中还原产物的质量比为
3．某兴趣小组同学学习原电池原理后，自制水果电池，装置如图所示。下列说法正确的是
A．锌片作负极，发生还原反应
B．铜片上发生的电极反应为：Cu2++2e-=Cu
C．将电能转化为化学能
D．装置中电子由锌片流出，经导线流过LED灯后流入铜片
4．常温下，将除去表面氧化膜的铝、铜片插入浓HNO3中组成的原电池如图所示，发现电流计指针偏向铝，铝片上有气体生成，下列说法正确的是
A．铝比铜活泼，作负极，发生氧化反应测量电流装置
B．铝电极上生成的气体是H2
C．电子从铜电极流出，经导线流入铝电极，经过电解质溶液回到铜电极
D．铜电极的电极反应式：Cu-2e-=Cu2+
5．了解物质的基本性质，预测和解释他们在反应时的变化，是化学研究的基本内容。在NaOH溶液中，质量相等的Mg球和Al球通过导线连接在等臂杠杆上，装置如图所示。一段时间后，下列说法与实验事实相匹配的是
A．若杠杆为导体，则Mg球端向下倾斜
B．若杠杆为导体，则Al球发生还原反应
C．若杠杆为绝缘体，则两球一直保持平衡
D．若杠杆为绝缘体，则Al球端向下倾斜
6．如图所示，杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向烧杯中央滴入浓CuSO4溶液。一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中，不考虑铁丝反应及两球的浮力变化)
A．杠杆为导体和绝缘体时，均为A端高B端低
B．杠杆为导体和绝缘体时，均为A端低B端高
C．当杠杆为导体时，A端低，B端高；为绝缘体时，A端高，B端低
D．当杠杆为导体时，A端高，B端低；为绝缘体时，A端低，B端高
7．如图是某化学课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置。下列有关该装置的说法正确的是
A．铜为负极，其附近的溶液变蓝，溶液中有Cu2+产生
B．如果将稀硫酸换成柠檬汁，LED灯将不会发光
C．如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向将发生改变
D．其能量转化的形式主要是化学能→电能→光能
8．如图为铜锌原电池示意图。下列说法正确的是
A．铜片释放的电子经导线流向锌片
B．若盐桥中含 KCl 饱和溶液的琼脂，电池工作时，K+移向 ZnSO4溶液
C．若将盐桥用铜丝替换，电流表的指针不会偏转
D．电池工作时，该装置中 Zn 为负极，发生氧化反应
9．关于如图所示的原电池，下列说法正确的是
A．电子从铜电极通过电流计流向锌电极
B．盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移
C．锌电极发生氧化反应；铜电极发生还原反应，其电极反应是
D．取出盐桥后，电流计仍会偏转，铜电极在反应前后质量不变
10．如图所示，杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向烧杯中央滴入浓CuSO4溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中，不考虑铁丝反应及两球的浮力变化)
A．杠杆为导体和绝缘体时，均为A端高B端低
B．杠杆为导体和绝缘体时，均为A端低B端高
C．当杠杆为绝缘体时，A端低，B端高；为导体时，A端高，B端低
D．当杠杆为绝缘体时，A端高，B端低；为导体时，A端低，B端高
11．用下图装置探究原电池中的能量转化。图中注射器用来收集气体并读取气体体积，记录实验据如下表：
①
②
气体体积/mL
溶液温度/℃
气体体积/mL
溶液温度/℃
0
0
22.0
0
22.0
8.5
30
24.8
50
23.8
10.5
50
26.0
-
-
下列说法不正确的是
A．两个装置中反应均为Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
B．0~8.5min内，生成气体的平均速率①<②
C．时间相同时，对比两装置的溶液温度，说明反应释放的总能量①>②
D．生成气体体积相同时，对比两装置的溶液温度，说明②中反应的化学能部分转化为电能
12．某同学研究FeSO4溶液和AgNO3溶液的反应，设计如下对比实验。
实验
现象
连通电路后，电流表指针向右偏转，分别取反应前和反应一段时间后甲烧杯中的溶液，滴加KSCN溶液，前者几乎无色，后者显红色
连通电路后，电流表指针向左发生微小的偏转，丙、丁烧杯中均无明显现象
下列说法不正确的是
A．仅由Ⅰ中的现象不能推知Ag+的氧化性强于Fe3+
B．Ⅱ中电流表指针向左偏转的原因可能是银发生了电化学腐蚀
C．Ⅱ中若将银电极换成石墨电极，电流表指针可能不再向左偏转
D．对比Ⅰ、Ⅱ可知，Ⅰ中氧化了Fe2+
13．将铁片和锌片放在盛有NaCl溶液(其中滴有酚酞)的表面皿中，组成甲、乙两个装置(如图)。下列说法不正确的是
A．甲为原电池，负极反应式为Zn-2e-=Zn2+
B．甲为原电池，Fe电极上有气体放出
C．乙为电解池，阴极反应式为2H2O+2e-=H2↑+2OH-
D．一段时间后，甲、乙两表面皿中溶液均有红色出现
14．关于如图装置的说法中正确的是
A．该装置将锌置换铜反应中的化学能转变为电能，属于电解池
B．盐桥的存在使内电路离子流动不畅，因此灯泡忽明忽暗
C．相比于单池单液原电池，该装置电流更持续和稳定
D．盐桥中K+向左侧烧杯移动，因为左侧是负极区
15．某化学小组为了探究铝电极在原电池中的作用，进行了下列实验，实验结果记录如下。下列说法正确的是
编号
电极材料
电解质溶液
电流表指针偏转方向
①
Mg 、 Al
稀盐酸
偏向 Al
②
Al 、Cu
稀盐酸
偏向 Cu
③
Al 、石墨
稀盐酸
偏向
④
Mg 、Al
NaOH 溶液
偏向 Mg
A．实验①和②中，Al 电极的作用相同
B．实验③中，电流表指针偏向 Al
C．实验④中，Mg 为负极 ，电极反应式为：Mg - 2e-= Mg2+
D．综合以上实验，铝在原电池中的作用 ，与另一个电极材料和电解质溶液有关
16．如图是铜锌原电池构造示意图，其电池反应式为 Zn(s) + CuSO4(aq) → ZnSO4(aq) + Cu(s)， 下列判断不正确的是
A．Zn 为负极 B．盐桥中的阳离子移向B
C．移去盐桥，电流计指针不偏转 D．铜棒质量不变
17．如图所示原电池，盐桥中装有含琼胶的KCl饱和溶液，相关的叙述中，不正确的是
A．电子沿导线由Cu片流向Ag片
B．盐桥中的K＋向Cu(NO3)2溶液
C．正极的电极反应是Ag＋+e－=Ag
D．Cu片上发生氧化反应，Ag片上发生还原反应
18．如图所示装置中，可观察到电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是（ ）
A．A B．B C．C D．D
二、填空题（共5题）
19．有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人均用镁片和铝片作电极，但甲同学将电极放入6 mol·L-1的H2SO4溶液中，乙同学将电极放入6 mol·L-1的NaOH溶液中，如图所示。
(1)写出甲中正极的电极反应：_______，总反应的离子方程式：_______。
(2)乙中总反应的离子方程式：_______。
(3)甲池溶液中阳离子的移动方向是_______。乙池外电路中电子的流动方向是_______。甲池中产生气泡的电极是_______；乙池外电路中电流的方向是_______。
(4)若甲与乙同学均认为“构成原电池的电极材料如果都是金属，则负极材料的金属应比正极材料的金属活泼”，则甲会判断出_______金属活动性更强，而乙会判断出_______金属活动性更强。
(5)由此实验得出的下列结论中，正确的有_______。
A．该实验说明金属活动性顺序已过时，没有实用价值了
B．该实验说明化学研究对象复杂、反应受条件影响较大，因此应具体问题具体分析
C．利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质
D．镁的金属性不一定比铝的金属性强
20．某实验小组自制如图水果电池，探究影响电池效果的因素有哪些，制成记录表格如下：
序号
电极
电极间距()
水果种类
电流表()
①
2.0
西红柿
78.8
②
2.0
西红柿
70.3
③
2.0
西红柿
0
④
2.0
柠檬
45.7
⑤
1.0
柠檬
98.4
(1)水果电池中，水果的作用是___________。
(2)实验①②③的目的是探究___________；对比实验①②③得出结论是___________。
(3)欲得出“水果种类对电池效果有影响”的结论需要对比实验___________。
(4)如果将实验装置中的水果换成溶液，电极材料用和，请在框中画出相应的原电池装置图___________，并用“”标注电流的方向。此时，负极上电极反应式：___________；正极上的现象是___________；原电池总离子方程式：___________。
21．有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性强弱，两人均使用镁片与铝片作电极，但甲同学将电极放入6mol·L-1的H2SO4溶液中，乙同学将电极放入6mol·L-1的NaOH溶液中，如图所示：
(1)写出甲池中负极的电极反应式和总反应的离子方程式：负极___；总反应的离子方程式___。
(2)写出乙池中负极的电极反应式和总反应的离子方程式：负极___；总反应的离子方程式___。
(3)如果甲与乙同学均认为“构成原电池的电极材料如果都是金属，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，可得到如下哪些正确结论___。
A．利用原电池反应判断金属活动性顺序时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，反应受条件的影响较大，因此应具体问题具体分析
(5)丙同学依据甲、乙同学的思路，设计如下实验：将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入稀NaOH溶液中，分别形成了原电池。
①在这两个原电池中，负极分别为___。
A．铝片、铜片 B．铜片、铝片 C．铝片、铝片 D．铜片、铜片
②写出插入浓硝酸中形成原电池的电极反应式负极：___，正极：___。
22．某课外小组利用原电池原理驱动某简易小车(用电动机表示)。
(1)初步设计的实验装置示意图如图1所示，CuSO4溶液在图1所示装置中的作用是_______(答两点)。
实验发现：该装置不能驱动小车。
(2)该小组同学提出假设：
可能是氧化反应和还原反应没有完全隔开，降低了能量利用率，为进一步提高能量利用率，该小组同学在原有反应的基础上将氧化反应与还原反应隔开进行，优化的实验装置示意图如图2所示，图2中A溶液和B溶液分别是_______和_______，盐桥属于_______(填“电子导体”或“离子导体”)，盐桥中的Cl-移向_______溶液(填“A”或“B”)。为降低电池自重，该小组用阳离子交换膜代替盐桥，实验装置示意图如图3所示。
(3)利用改进后的实验装置示意图3，仍不能驱动小车，该小组同学再次提出假设：
可能是电压不够；可能是电流不够；可能是电压和电流都不够；
实验发现：1.5V的干电池能驱动小车，其电流为750μA；
实验装置示意图3的最大电压为1.0V，最大电流为200μA
该小组从电极材料、电极反应、离子导体等角度对装置做进一步优化，请补全优化后的实验装置示意图4，并在图中标明阳离子的流向。_______
23．(1)依据反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s) =Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如下图所示。
①电极X的材料是___________；Y溶液可以是___________；
②银电极上发生的电极反应式是___________。
③在电池放电过程中，盛有饱和KCl琼脂溶胶的盐桥中，向CuSO4溶液一端扩散的离子是___________(填离子符号)。
(2)金属腐蚀一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，可以采用电化学手段进行防腐。
①洗过的铁锅，未及时擦干容易生锈。写出铁锅生锈过程的正极反应式___________。
②为了减缓某水库钢闸门被腐蚀的速率，可以采用下图甲所示的方案，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以采用___________(填写字母序号)。
A．铜 B．钠 C．锌 D．石墨
③图乙所示方案也可以减缓钢闸门的腐蚀速率，则钢闸门应连接直流电源的___________极，钢闸门上发生的电极反应式为___________。
参考答案
1．D
【详解】
A．如果M为电压表，N为塑料棒，则该装置不是闭合回路，所以无原电池形成，A正确；
B．若材料a和b都为石墨， M为电流表，N为盐桥，X、Y分别为KI溶液FeCl；则可以形成燃料电池，B正确；
C．若材料a是铁和b为铜，M是电流计，N是盐桥，X是硫酸亚铁，Y是硫酸铜，就可以形成原电池，C正确；
D．若X溶液是稀硫酸，Y是NaOH溶液，a材料为Cu，b材料为A1，M是电流计，N为盐桥， Al和氢氧化钠反应，无法形成原电池，D错误；
故选D。
2．D
【详解】
A．甲图没有形成完整的回路，不能形成原电池，A项错误；
B．乙图中活泼金属锌作负极，发生氧化反应，电极反应为：，铜为正极，电极反应为：，所以锌片变细，铜棒不变，B项错误；
C．丙图中构成原电池，活泼金属锌作负极，发生氧化反应，铜为正极，溶液中的向正极移动，C项错误；
D．乙图与丙图中负极反应相同，都为，乙图与丙图中正极上的反应分别为：、，若乙图与丙图锌片减轻的质量相等，即失去电子的物质的量相等，依据电子守恒计算乙图与丙图中还原产物的质量比2：64=1：32，D项正确；
答案选D。
3．D
【详解】
A．Cu/Zn所组成的原电池中，Zn为负极失去电子被氧化，而不是被还原，故A错；
B．Cu为正极，得到电子发生还原反应，由于是水果电池，则电解质为有机酸()，所以其电极反应为：，故B错；
C．该装置是原电池，将化学能转化为电能，故C错；
D．电子由负极经外电路流向正极，即电子由锌片流出，经导线流过LED灯后流入铜片，故D正确；
答案选D。
4．D
【详解】
A．Al在浓HNO3中钝化，做正极，正极发生还原反应，故A错误；
B．铜做负极，失电子，浓硝酸得电子，正极上产生NO2气体，故B错误；
C．电子不能经过电解质溶液，故C错误；
D．铜做负极失电子，电极反应为：Cu-2e-=Cu2+，故D正确；
故答案为D。
5．A
【分析】
镁与氢氧化钠溶液不反应，铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气。
【详解】
A．若杠杆为导体，则该装置形成原电池，球作负极，发生氧化反应，质量减小，则Mg球端向下倾斜，A正确；
B．球作正极，球作负极，发生氧化反应，B错误﹔
C．若杠杆为绝缘体，则该装置不能形成原电池，球发生化学反应产生氢气，质量变轻，球不与反应，则Mg球端向下倾斜，C错误；
D．由选项C可知，Mg球端向下倾斜，D错误；
故选：A。
6．C
【详解】
A．当杠杆为导体时，铁球作负极，放电使其质量减轻，铜球作正极，溶液中的在铜球上放电析出，使其质量增加，则A端低，B端高，A错误；
B．当杠杆为导体时，铁球作负极，放电使其质量减轻，铜球作正极，溶液中的在铜球上放电析出，使其质量增加，则A端低，B端高，B错误；
C．当杠杆为绝缘体时，不能形成原电池，铁球与溶液发生置换反应，在铁球表面析出铜，使其质量增加，则A端高，B端低，C正确；
D．当杠杆为绝缘体时，不能形成原电池，铁球与溶液发生置换反应，在铁球表面析出铜，使其质量增加，则A端高，B端低，D错误；
故选C。
7．D
【分析】
锌比铜活泼，稀硫酸作电解质溶液时，Cu-Zn形成原电池：锌为负极，发生氧化反应；铜为正极，发生还原反应生成氢气；外电路中电流方向为Cu→LED灯→Zn，以此解答该题。
【详解】
A．Cu-Zn稀硫酸原电池中，Zn为负极，Cu片为正极，铜片上2H++2e-=H2↑，故A错误；
B．柠檬汁呈弱酸性，如果将稀硫酸换成柠檬汁，则与Cu-Zn仍然形成原电池，LED灯将微弱发光，故B错误；
C．Cu-Zn稀硫酸原电池中，电流方向由Cu片流向Zn片，如果将锌片换成铁片，则Fe作负极，Cu仍为正极，电流方向由Cu片流向Fe片，即电流方向不变，，故C错误；
D．原电池的能量变化为化学能→电能，LED灯工作时能量变化为电能→光能，所以电路中能量转化的形式主要是“化学能→电能→光能”，故D正确；
故答案选D。
8．D
【分析】
因为Zn的金属活动性大于Cu，所以Zn电极为负极，Cu电极为正极。
【详解】
A．铜片为正极，在此装置中不能释放电子，A不正确；
B．电池工作时，Zn电极失电子生成Zn2+进入ZnSO4 溶液中，盐桥中的Cl-应移向此电极，B不正确；
C．若将盐桥用铜丝替换，则左侧烧杯内构成原电池，右侧烧杯内构成电解池，电流表的指针仍会发生偏转，C不正确；
D．由分析可知，电池工作时，该装置中 Zn 为负极，失电子生成Zn2+，发生氧化反应，D正确；
故选D。
9．C
【详解】
A．该原电池中较活泼的金属锌作负极，较不活泼的金属铜作正极，电流从铜电极通过电流表流向锌电极，故A错误；
B．原电池放电时，盐桥中的阴离子向硫酸锌溶液中迁移，阳离子向硫酸铜溶液中迁移，故B错误；
C．原电池放电时，铜作正极，铜离子得电子发生还原反应在铜极上析出，电极反应式为，故C正确；
D．取出盐桥则不能构成原电池无法产生电流，故D错误。
故选C。
10．D
【详解】
A．杠杆为导体时，构成原电池，右边Fe溶解，质量减轻，左边Cu2+得电子生成Cu附着在Cu表面，质量增加，所以A端低，B端高，A不正确；
B．杠杆为绝缘体时，Cu与电解质不反应，质量不变，Fe与CuSO4溶液反应生成Cu附着在Fe表面，质量增加，所以A端高B端低，B不正确；
C．当杠杆为绝缘体时，A端高，B端低；为导体时，A端低，B端高，C不正确；
D．当杠杆为绝缘体时，左端质量不变右端质量增加，所以A端高，B端低；为导体时，左端生成Cu右端溶解，所以A端低，B端高，D正确；
故选D。
11．C
【分析】
由图可知，装置①中活泼金属锌与稀硫酸反应，反应时，锌片溶解，表面上有气泡逸出，不活泼金属铜与稀硫酸不反应；装置②中锌、铜在稀硫酸溶液中构成原电池，活泼金属锌做负极，不活泼金属铜做正极，电池工作时，锌片溶解，铜片表面有气泡逸出，原电池反应使反应速率加快。
【详解】
A.装置①和②发生反应的实质都是锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，反应的化学方程式为Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，故A正确；
B.由表格数据可知，相同时间内，装置②中生成的氢气的体积比装置①中大，生成气体的平均速率①<②，故B正确；
C.由能量转化形式可知，装置①中化学能转化为热能，装置②中化学能转化为电能和热能，由两装置的溶液温度可知，装置①中化学能转化为热能的能量大于装置②中化学能转化为热能的能量，但相同时间内，装置②中生成的氢气的体积比装置①中大，反应释放的总能量①<②，故C错误；
D.生成气体体积相同时，两装置反应释放的总能量相等，由两装置的溶液温度可知，装置①中化学能转化为热能的能量大于装置②中化学能转化为热能的能量，说明②中反应的化学能部分转化为电能，故D正确；
故选C。
12．D
【分析】
由实验Ⅰ可知甲烧杯溶液在反应后生成Fe3+，电子有石墨电极流向银电极，则石墨电极为负极，银电极为正极，负极发生反应为：Fe2+-e-= Fe3+；由实验Ⅱ可知：银电极为负极，石墨电极为正极，负极发反应：Ag-e-=Ag+，而Fe3+的氧化性强于Ag+，故正极溶液中的Fe2+不参与反应，所以正极发生吸氧腐蚀。
【详解】
A．若Ag+的氧化性强于Fe3+，那么Ⅰ中原电池的总反应为Ag++Fe2+= Fe3++Ag，而实验Ⅱ随着反应进行丁烧杯中也能生成Ag+，也可以构成原电池，生成Fe3+，溶液颜色会改变，但是实验Ⅱ中无明显现象，故Ⅰ中的现象是空气中的氧气氧化Fe2+导致，仅由Ⅰ中的现象不能推知Ag+的氧化性强于Fe3+，故A正确；
B．根据分析可知，Ⅱ中银电极为负极，石墨电极为正极，负极发反应：Ag-e-=Ag+，电流表指针向左偏转的原因是银发生了电化学腐蚀，故B正确；
C．Ⅱ中若将银电极换成石墨电极，石墨为惰性电极，不能失去电子，不能形成原电池，电流表指针可能不再向左偏转，故C正确；
D．对比Ⅰ、Ⅱ可知，Ⅰ中氧化了Fe2+，若是NO3－氧化了Fe2+，那么Ⅱ中的Fe2+也会被NO3－氧化，根据分析可知，Ⅱ中Fe2+没有参与反应，故D错误；
答案选D。
13．B
【详解】
A．甲为原电池，由于Zn金属活动性比Fe强，所以Zn为负极，负极反应式为Zn-2e-=Zn2+，A正确；
B．甲为原电池，Fe电极为正极，由于电解质溶液为NaCl溶液，溶液呈中性，因此发生吸氧腐蚀，在Fe上没有气体放出，B错误；
C．装置乙为电解池，在阴极Zn上，溶液中H2O电离产生的H+得到电子变为H2逸出，故阴极的电极反应式为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-，C正确；
D．甲为原电池，溶液中溶解的O2得到电子变为OH-，使溶液碱性增强；对于乙装置，由于H2O电离产生的H+放电变为H2逸出，溶液中c(OH-)增大，溶液的碱性也增强，溶液中含有酚酞试液，酚酞遇碱变为红色，故一段时间后，甲、乙两表面皿中溶液均有红色出现，D正确；
故合理选项是B。
14．C
【详解】
A．由图中所示可知，该装置将锌置换铜反应中的化学能转变为电能，属于原电池，A错误；
B．盐桥内的K+和Cl-可以自由移动，故盐桥的存在使内电路离子流动顺畅，因此灯泡不会出现忽明忽暗的现象，B错误；
C．相比于单池单液原电池，该装置使用了盐桥能够有效防止锌和硫酸铜直接接触而发生反应，这样电流更持续和稳定，C正确；
D．在原电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极，故盐桥中K+向右侧烧杯移动，因为右侧是正极区，D错误；
故答案为：C。
15．D
【详解】
A．由表中可以看出实验①电流表指针偏向Al，说明Al是正极，而实验②中指针偏向Cu，说明此时Al是负极，故两实验中Al 电极的作用不相同，A错误；
B．实验③中Al和石墨，Al为负极，而电流表指针偏向正极，故偏向石墨，B错误；
C．由于Mg与NaOH溶液不反应，而Al能与NaOH溶液发生反应：2Al+ 2NaOH + 2H2O=2NaAlO2 + 3H2↑，Al被氧化，故实验④中，Al为负极 ，电极反应式为：Al - 3e-+4OH-= +2H2O，而Mg为正极，电极反应式为：2H2O+2e-=2OH-+H2↑；C错误；
D．分析实验①②③可知铝在原电池中的作用，与另一个电极材料有关，分析实验①④可知铝在原电池中的作用，与电解质溶液有关，D正确；
故答案为：D。
16．D
【分析】
该原电池中，易失电子的锌作负极，铜作正极，电子从锌沿导线流向铜，盐桥中阳离子向正极移动。
【详解】
A．该原电池中，易失电子的锌作负极，铜作正极，A正确；
B．原电池放电时，盐桥中钾离子向正极硫酸铜溶液移动，即阳离子移向B，B正确；
C．移去盐桥后，不能形成闭合回路，不能形成原电池，所以电流计指针不偏转，C正确；
D．该原电池中，铜作正极，正极上铜离子得电子生成铜，所以铜棒质量增大，D错误。
答案选D。
17．B
【分析】
A. 电子由负极流向正极；
B. 盐桥中K+向正极移动；
C. 原电池装置中Ag为正极，电解质溶液中的Ag+得到电子生成Ag；
D. 原电池装置中Cu为负极，发生氧化反应，Ag为正极，发生还原反应。
【详解】
A. 原电池装置中Cu为负极，Ag为正极，电子由负极流向正极，即有Cu片流向Ag片，A项正确，不符合题意；
B. 盐桥中K+向正极移动，即K+向Ag极移动，B项错误，符合题意；
C. 原电池装置中Ag为正极，电解质溶液中的Ag+得到电子生成Ag，电极反应为：Ag＋+e－=Ag，C项正确，不符合题意；
D. 原电池装置中Cu为负极，发生氧化反应，Ag为正极，发生还原反应，D项正确，不符合题意；
答案选B。
18．C
【分析】
该装置没有外接电源，所以是原电池；原电池中，负极材料比正极材料活泼，且负极材料是随着反应的进行质量减少（N棒变细），正极质量增加（M棒变粗）；根据题意知，N极是负极，M是正极，且N极材料比M极活泼； 据以上分析解答。
【详解】
该装置没有外接电源，所以是原电池；原电池中，负极材料比正极材料活泼，且负极材料是随着反应的进行质量减少（N棒变细），正极质量增加（M棒变粗）；根据题意知，N极是负极，M是正极，且N极材料比M极活泼；
A、M极材料比N极活泼，故A错误；
B、M极上H++2e-=H2↑，因此M极上质量不增加，故B错误；
C、N极材料比M极活泼，且M极上有银析出，极反应为Ag++e-=Ag，所以质量增加，符合题意，故C正确；
D、M极材料比N极活泼，故D错误；
故答案选C。
19．2H++2e-=H2↑ Mg+2H+=Mg2++ H2↑ 2Al+2OH-+2H2O=2AlO+3H2↑ 移向铝片 铝片流向镁片 铝片 镁片流向铝片 Mg Al BC
【详解】
(1)甲中镁易失电子作负极、Al作正极，负极上镁发生氧化反应、正极上氢离子发生还原反应，负极反应为Mg-2e-=Mg2+，正极反应为2H++2e-=H2↑，总反应的离子方程式：Mg+2H+=Mg2++ H2↑；
(2)乙池中铝易失电子作负极，负极上铝失电子发生氧化反应，电极反应式为：Al+4OH--3e-= AlO+2H2O，镁作正极，正极发生还原反应，总反应为2Al+2OH-+2H2O=2AlO+3H2↑，
(3)甲池溶液中Al作正极，阳离子的移动方向是移向铝片，乙池中Al作负极，Mg做正极，外电路中电子的流动方向是铝片流向镁片，甲池中产生气泡的电极是铝片，乙池外电路中电流的方向是镁片流向铝片；
(4)甲中镁作负极、乙中铝作负极，根据作负极的金属活泼性强判断，甲中镁活动性强、乙中铝活动性强，故答案为：Mg；Al；
(5)A．该实验说明电解质溶液性质影响电极的正负极，不能说明金属活动性顺序没有使用价值，故A错误；
B．该实验说明化学研究对象复杂，反应与条件有关，电极材料相同其反应条件不同导致其产物不同，所以应具体问题具体分析，故B正确；
C．根据甲、乙中电极反应式知，原电池正负极与电解质溶液有关，故C正确；
D．镁的金属性大于铝，但失电子难易程度与电解质溶液有关，故D错误；
故答案为：BC。
20．作(提供)电解质溶液(或装电解质溶液的装置) 电极材料对电池效果的影响 在其他条件相同时，电极材料活泼性差别越大，电池效果越好 ①④ 铜电极上有红色物质附着(或铜电极变粗)
【详解】
(1)水果电池中水果的作用是相当于装电解质溶液的装置，作电解质溶液。
(2)实验①②③的对比实验中电极材料不同，电极间距、水果等条件相同，所以目的是研究电极材料对电池效果的影响。根据电流表的读数大小，可得出结论为在其他条件相同时，电极材料活泼性差别越大，电池效果越好。
(3)欲得出“水果种类对电池效果有影响”的结论需要找出实验中水果种类不同，而其它条件相同的①④组。
(4)实验装置中的水果换成溶液，电极材料用和，根据自发进行的氧化还原反应，作负极，电极反应式：，铜是正极，正极反应式为，正极上有析出，铜电极变粗，电流方向是从正极到负极，装置图为。
21．Mg—2e—=Mg2+ Mg+2H+=Mg2++H2↑ Al+4OH——3e—=AlO+H2O 2Al+2OH—+2H2O=2AlO+3H2↑ Mg Al AD B Cu—2e—=Cu2+ 4H++2NO+2e—=2NO2↑+2H2O
【详解】
(1)由图可知，甲池中镁、铝在稀硫酸中构成原电池，金属性强的镁做负极，镁失去电子发生氧化反应生成镁离子，电极反应式为Mg—2e—=Mg2+，铝做正极，氢离子在正极得到电子发生还原反应生成氢气，电极反应式为2H++2e—=H2↑，电池总反应的离子方程式为Mg+2H+=Mg2++H2↑，故答案为：Mg—2e—=Mg2+；Mg+2H+=Mg2++H2↑；
(2)由图可知，乙池中镁、铝在氢氧化钠溶液中构成原电池，与氢氧化钠溶液反应的铝做原电池的负极，铝在碱性条件下失去电子发生氧化反应生成偏铝酸根离子，电极反应式为Al+4OH——3e—=AlO+H2O，镁做正极，水在正极得到电子发生还原反应生成氢气和氢氧根离子，电极反应式为2H2O+4e—=H2↑+2OH—，电池总反应的离子方程式为2Al+2OH—+2H2O=2AlO+3H2↑，故答案为：Al+4OH——3e—=AlO+H2O；2Al+2OH—+2H2O=2AlO+3H2↑；
(3)由构成原电池的电极材料如果都是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼可知，甲同学会判断出镁活动性更强，而乙会判断出铝活动性更强，故答案为：Mg；Al；
(4)A．由镁的金属性强于铝，而甲池中镁做负极，乙池中铝做原电池的负极可知，利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质，故A正确；
B．由金属活动顺序表可知，镁的金属性一定比铝的金属性强，故B错误；
C．由结构决定性质的原理可知，该实验应具体问题具体分析，不能说明金属活动性顺序已过时，已没有实用价值，故C错误；
D．由镁的金属性强于铝，而甲池中镁做负极，乙池中铝做原电池的负极可知，该实验说明化学研究对象复杂，反应受条件的影响较大，因此应具体问题具体分析，故D正确；
AD正确，故答案为：AD；
(5)①将铝片和铜片用导线相连，若插入浓硝酸中形成了原电池，铝在浓硝酸中钝化，铜与浓硝酸剧烈反应，则铜做负极，铝做正极；插入稀NaOH溶液中形成了原电池，铜与氢氧化钠溶液不反应，铝与氢氧化钠溶液反应，则铝做负极，铜做正极，故选B。
②将铝片和铜片用导线相连插入浓硝酸中形成原电池，铜做负极失去电子发生氧化反应生成铜离子，电极反应式为Cu—2e—=Cu2+，硝酸在正极上得到电子发生还原反应生成一氧化氮和水，电极反应式为4H++2NO+2e—=2NO2↑+2H2O，故答案为：Cu—2e—=Cu2+；4H++2NO+2e—=2NO2↑+2H2O。
22．传导离子、作正极反应物 硫酸锌溶液 硫酸铜溶液 离子导体 A
【详解】
(1)由可知，CuSO4是电解质，可传导离子，该原电池的负极电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，正极的电极反应式为Cu2++2e-=Cu，故CuSO4可作正极反应物；答案为传导离子、作正极反应物。
(2)由可知，A溶液中电极为Zn，故A溶液中应为Zn2+，同理，B溶液中为Cu2+，由(1)知阴离子为；盐桥是由琼脂和饱和的KCl或KNO3组成，属于离子导体；根据在原电池中阴离子向负极移动，则Zn为负极，故Cl-向A溶液中移动；答案为硫酸锌溶液，硫酸铜溶液，离子导体，A。
(3)由可知，电子由左边移向右边，左边为负极，右边为正极，根据题中信息，要增大电压和电流，故选取电极材料Mg和石墨，阳离子向正极移动，优化后的实验装置示意图4为；答案为。
23．Cu AgNO3溶液 Ag＋＋e-=Ag Cl- O2＋2H2O＋4e-=4OH- C 负 2H++2e﹣=H2↑或2H2O + 2e-= H2↑ + 2OH-
【分析】
(1) 该原电池的电极反应式为：正极：2Ag++2e-═2Ag，负极：Cu-2e-═Cu2+，所以X极的材料应为Cu，电解质溶液Y应为AgNO3溶液，外电路中的电子从Cu极流向Ag极。盐桥中的K+移向正极(Ag极)；NO3-移向负极(Cu极)。
(2) 生铁的吸氧腐蚀中，负极上铁失电子发生氧化反应，正极上是氧气得电子的还原反应；在电解池的阴极上的金属被保护。
【详解】
(1)①由反应“2Ag+(aq)+Cu(s)═Cu2+(aq)+2Ag(s)”可知，在反应中，Cu被氧化，失电子，应为原电池的负极，Ag+在正极上得电子被还原，电解质溶液为AgNO3 ，故答案为：Cu；AgNO3；
②正极为活泼性较Cu弱的Ag，Ag+在正极上得电子被还原，电极反应为Ag++e=Ag，故答案为：Ag++e-=Ag。
③原电池工作时，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，盐桥中向CuSO4溶液中迁移的离子应是阴离子，应为Cl-。
(2)①炒过菜的铁锅未及时清洗容易发生电化学腐蚀而生锈，在铁的吸氧腐蚀中，负极上铁失电子发生氧化反应，Fe-2e-=Fe2+，正极上是氧气得电子的还原反应，O2+2H2O+4e-=4OH-，故答案为：O2+2H2O+4e-=4OH-；
②为了降低某水库的铁闸门被腐蚀的速率，可以让金属铁做原电池的正极，其中焊接在铁闸门上的固体材料R可以是比金属铁的活泼性强的金属，钾钙钠都不能做电极材料，故答案为：C；
③电解池的阴极上的金属被保护，为降低铁闸门的腐蚀速率，其中铁闸门应该连接在直流电源的负极，介质可能是酸性也可能是中性溶液，则钢闸门上发生的电极反应式为：2H++2e﹣=H2↑或2H2O + 2e-= H2↑ + 2OH-，故答案为：负；2H++2e﹣=H2↑或2H2O + 2e-= H2↑ + 2OH-。
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