第22讲 原电池的工作原理（含答案）【暑假弯道超车】2024年新高二化学暑假讲义+习题（人教版2019选择性必修1）

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1.宏观辨识与微观探析：以锌铜原电池为例，从宏观和微观的角度，分析理解原电池的工作原理，能正确判断原电池的正极和负极，会书写其电极反应式。
2.变化观念与平衡思想：进一步理解化学能与电能的相互转化，认识从简单原电池发展到带有盐桥原电池的变化过程，并能理解带有盐桥原电池的实用性。
一、原电池的工作原理
1．原电池的构成条件
(1)定义：能把 转化为 的装置。
(2)构成条件：
2．实验探究：锌铜原电池的工作原理(含盐桥)
【特别提醒】
(1)盐桥作用：离子通道，形成闭合回路。避免电极与电解质溶液直接反应，减少电流的衰减。
(2)原电池输出电能的能力，取决于组成原电池的反应物的氧化还原能力。
【归纳总结】原电池的工作原理
二、原电池的应用
1．加快化学反应速率
在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液，CuSO4与锌发生置换反应生成Cu，从而形成Cu－Zn微小 ， 产生H2的速率。
2．金属活动性强弱比较
一般来说，作负极的金属的活动性 于正极金属。
如：有两种金属a和b，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。由此可判断出a是负极、b是正极，且金属活动性：a>b。
3．设计原电池
理论上，任何一个 的 反应，都可以设计成原电池。
(1)外电路
负极——化合价升高的物质
正极——活泼性弱的物质，一般选碳棒
(2)内电路：化合价降低的物质作 。
如：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2
【方法技巧】设计原电池时电解质溶液和电极材料的选择
(1)电解质溶液一般要能够与负极材料发生反应。但若是两个半反应分别在两个烧杯中进行，则烧杯中的电解质溶液应有与电极材料相同元素的阳离子。
(2)电池的电极材料必须能导电。
考点01 原电池的构成及工作原理
【例1】原电池工作时
A．正极发生氧化反应B．负极发生氧化反应
C．电子从正极流出D．负极质量一定减轻
【变式1-1】下列装置中，能构成原电池的是
A．只有(甲)B．只有(乙)C．只有(丙)D．除(乙)均可以
【变式1-2】如图是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记录如下：在卡片上，描述合理的是
实验后的记录：
①Zn为正极，Cu为负极。
②H+向负极移动。
③电子流动方向：从Zn经外电路流向Cu。
④Cu极上有H2产生。
⑤若有1ml电子流过导线，则产生H2为0.5ml。
⑥正极的电极反应式为Zn-2e-===Zn2+。
A．①②③B．③④⑤C．④⑤⑥D．②③④
考点02 原电池电极的判断和电极反应式的书写
【例2】用铜片、银片设计成如图所示的原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是
A．电子通过盐桥从乙池移向甲池
B．盐桥中K+向左移动
C．开始时，银片上发生的反应是Ag-e-=Ag＋
D．电路中每转移2mle-，正极材料增重216g
【变式2-1】下图为锌铜原电池示意图。下列有关叙述正确的是
A．外电路电子由铜片流向锌片
B．锌片上发生还原反应
C．铜片做正极，电极反应是：
D．盐桥中的阳离子移向铜电极
【变式2-2】锌铜原电池装置如图，下列说法中不正确的是
A．原电池工作时，电子从电极流出，极上的电极反应为
B．该装置中和不直接接触，使电流更持续更稳定
C．溶液的作用是离子导体，可用溶液代替
D．盐桥中的移向溶液
考点03 原电池的设计
【例3】某原电池的总反应离子方程式为：，不能实现该反应的原电池为
A．正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为FeCl3溶液
B．正极为Fe，负极为Zn，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液
C．正极为C，负极为Fe，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Fe(NO3)3溶液
【变式3-1】原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是
A．由Al、Cu、稀硫酸组成原电池，其负极反应式为Al-3e－=Al3+
B．由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为Al-3e－+4OH－=AlO+2H2O
C．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应式为Cu-2e－=Cu2+
D．由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极反应式为Cu-2e－=Cu2+
【变式3-2】理论上不能设计为原电池的化学反应是
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)
考点04 原电池的应用
【例4】a、b、c都是金属，a中混有c时。a先腐蚀；a与b组成原电池时，a为电池的正极。a、b、c三种金属的活动性顺序为
A．a>b>cB．a>c>bC．b>c>aD．b>a>c
【变式4-1】 X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，X和Y组成原电池时，Y为电池的负极。X、Y、Z三种金属的活动性顺序为
A．X＞Y＞ZB．X＞Z＞YC．Y＞X＞ZD．Y＞Z＞X
【变式4-2】有A、B、D、E四种金属，当A、B组成原电池时，电子流动方向A→B；当A、D组成原电池时，A为正极；B与E构成原电池时，电极反应式为：E2++2e-=E，B-2e-=B2+则A、B、D、E金属性由强到弱的顺序为
A．A﹥B﹥E﹥DB．A﹥B﹥D﹥E
C．D﹥E﹥A﹥BD．D﹥A﹥B﹥E
1．下列装置能构成原电池的是
A．B． C． D．
2．对于原电池的电极名称，下列叙述有错误的是（ ）
A．发生氧化反应的为负极B．正极为电子流入的一极
C．比较不活泼的金属为负极D．电流的方向由正极到负极
3．根据Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu的反应原理设计一个原电池，当铁为负极时，正极不可以选用的材料是
A．铂 B．石墨 C．铜 D．锌
4．关于下图所示的原电池，下列说法正确的是

A．该装置将电能转化为化学能
B．锌片为正极
C．石墨电极上发生还原反应
D．电流出锌片通过导线流向石墨
5．下列反应不可用于设计成原电池的是( )
A．CaCO3+2HCl＝CaCl2+CO2↑+H2OB．2CH3OH+3O2＝2CO2+4H2O
C．Zn+2HCl＝ZnCl2+H2↑D．4Al+3O2+6H2O＝4Al(OH)3
6．如图所示的水果电池中，电子的流向正确的是( )
A．锌片→LED灯→铜片
B．铜片→LED灯→锌片
C．锌片→柳橙→铜片
D．铜片→柳橙→锌片
7．下图为铜锌原电池示意图，下列说法正确的是( )
A．锌片逐渐溶解
B．烧杯中溶液逐渐呈蓝色
C．电子由铜片通过导线流向锌片
D．锌为正极，铜为负极
8．下列关于原电池的叙述中，正确的是
A．电极只能由两种不同的金属构成
B．负极发生的电极反应是还原反应
C．工作时其正极不断产生电子并经外电路流向负极
D．能将化学能转变为电能
9．下列说法正确的是
A．原电池中，负极上发生的反应是还原反应
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也可以用金属导线代替
D．原电池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极
10．下图中能组成原电池产生电流的是( )
A．B．C．D．
11．某原电池装置如图所示，当该电池形成闭合回路时，盐桥中的K+向右做定向移动，下列说法错误的是
A．反应能够自发进行
B．电极的电极反应式为
C．反应过程中Ni电极的质量会减小
D．Cr、Ni两种金属的还原性强弱顺序为Cr>Ni
12．如图所示的原电池装置，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是
A．电子流动方向为：X→外电路→Y→溶液→X
B．若两电极分别为Zn和石墨棒，则X为石墨棒，Y为Zn
C．移向X电极，Y电极上有氢气产生
D．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应
13．铜锌原电池工作时，下列叙述不正确的是
A．负极反应为Zn－2e－===Zn2＋
B．电池反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
C．在外电路中，电子从铜电极流向锌电极
D．盐桥中的K＋移向CuSO4溶液
14．由辉铜矿石(主要成分是Cu2S)制CuSO4的工作原理如图所示。下列说法不正确的是
A．N极为正极
B．X交换膜为阴离子交换膜
C．M极上的电极反应式为：Cu2S+10e-+4H2O=2Cu2++8H++
D．该电池工作时在某一温度范围内反应速率最快
15．某化学兴趣小组利用反应，设计了如图所示的装置，下列说法正确的是（ ）
A．为负极，发生还原反应
B．石墨电极上发生的反应为
C．电子流动方向为石墨电极→电流表→锌电极
D．盐桥中移向溶液，移向溶液
装置示意图
注：盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼胶
现象
锌片 ，铜片上 物质生成，电流表指针发生
能量转换
转化为
微观探析
在硫酸锌溶液中，负极一端的 失去电子形成 进入溶液
在硫酸铜溶液中，正极一端的 获得电子变成 沉积在铜片上
电子或离子移动方向
电子： 极流向 极
盐桥： 移向ZnSO4溶液， 移向CuSO4溶液
工作原理
负极：Zn－2e－===Zn2＋( 反应)
正极：Cu2＋＋2e－===Cu( 反应)
总反应：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
①化合价升高的物质
负极：
②活泼性较弱的物质
正极：
③化合价降低的物质
电解质溶液：
示意图