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高中化学第四章 化学反应与电能第一节 原电池精品测试题
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这是一份高中化学第四章 化学反应与电能第一节 原电池精品测试题
第24讲原电池的工作原理知识导航知识精讲实验探究——锌铜原电池实验装置实验操作实验现象实验结论将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中锌片上有气泡冒出，铜片上无现象装置中有电流产生，化学能转化为电能用导线连接锌片和铜片铜片上有气泡冒出用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表电流表指针发生偏转一、原电池的基本概念1．概念：原电池是将化学能转化为电能的装置。2．本质：氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行。3．电极：（1）负极：________电子，发生________反应； （2）正极：________电子，发生________反应。4．构成原电池的条件：（1）自发进行的氧化还原反应；（2）两个活动性不同的电极；（3）电解质溶液（或熔融电解质）；（4）形成闭合回路。【答案】失去氧化得到还原二、锌铜原电池的工作原理【答案】 Zn - 2e-=== Zn2+ 2H+ + 2e-=== H2↑Zn+2H+=== Zn2+ + H2↑负正正负三、盐桥的作用（1）形成闭合回路；（2）平衡电荷，使溶液呈电中性；（3）避免电极与电解质溶液直接反应，减少电流的衰减，提高原电池的工作效率。四、原电池的应用1．比较金属活动性两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比正极的金属活泼。2．加快氧化还原反应的速率一个氧化还原反应，构成原电池时的反应速率比直接接触的反应速率快。3．设计原电池理论上，任何一个自发的氧化还原反应，都可以设计成原电池。利用原电池原理设计和制造原电池，可以将化学能直接转化为电能。对点训练 题型一：原电池的工作原理 【变1-1】（2021·大安市第一中学校高二开学考试）原电池构成是有条件的，关于如图所示装置的叙述，错误的是A．Cu是负极，其质量逐渐减小 B．H+向铁电极移动C．Cu片上有红棕色气体产生 D．Fe电极上发生还原反应【答案】C【分析】由于铁在常温下遇到浓硝酸发生钝化，故铁和铜插入到浓硝酸中，反应为：Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O，故铜做负极，电极反应为：Cu-2e-=Cu2+，铁作正极，电极反应为：2+4H++2e-=2NO2↑+2H2O，据此分析解题。【详解】A．由分析可知，Cu是负极，其质量逐渐减小，A正确；B．原电池中阳离子移向正极，结合分析可知铁作正极，故H+向铁电极移动，B正确；C．由分析可知，在Fe片上得到电子，生成红棕色NO2气体，C错误；D．由分析可知，Fe电极为负极，发生还原反应，D正确；故答案为：C。【例2】（2021·内蒙古通辽实验中学高二期末）铜锌电池原理如图所示，下列说法正确的是A．b电极反应式为Cu2＋＋2e-=CuB．盐桥中K＋移向a电极C．a电极发生还原反应D．电子由Zn电极流出，经盐桥溶液流向b电极【答案】A【详解】A．b电极上铜离子得到电子被还原，电极反应式为Cu2＋＋2e-=Cu，A正确；B． a电极为负极，盐桥中K＋移向正极即b电极，B错误；C． a电极为Zn，失去电子转变为Zn2＋，锌化合价升高，发生氧化反应，C错误；D．电子由Zn电极流出，沿着导线流向b电极，D错误；答案选A。【变2】（2020·河北石家庄一中高二月考）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。下列判断错误的是A．反应开始时，甲中的石墨电极为正极B．反应开始时，乙中的石墨电极上I-发生氧化反应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【分析】根据2Fe3＋＋2I-2Fe2＋＋I2可知，甲中为FeCl3溶液，石墨上Fe3+得电子发生还原反应为正极，即2Fe3++2e-=2Fe2+，乙中是KI溶液，石墨上I-失电子发生氧化反应为负极，即2I--2e-=I2，当反应达到平衡状态时没有电流产生，据此分析解答。【详解】A．由上述分析可知，反应开始时，甲中的石墨上Fe3+得电子发生还原反应为正极，即2Fe3++2e-=2Fe2+，故A正确；B．由上述分析可知，反应开始时，乙中的石墨上I-失电子发生氧化反应为负极，即2I--2e-=I2，故B正确；C．电流计读数为零时，没有电流产生，则反应达到化学平衡状态，但反应还在进行，没有停止，故C正确；D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，平衡逆向移动，则乙中石墨电极上碘得电子发生还原反应，即I2+2e-=2I-，为正极，故D错误；答案为D。 题型二：带离子交换膜的原电池【变3-2】（2019·湖南益阳市·）根据反应2Ag+Cl2=2AgCl设计的一种原电池的装置如图。下列说法正确的是A．负极反应为Cl2+2e－=2Cl－B．放电时，离子交换膜右侧溶液中有白色沉淀生成C．理论上，可以用NaCl溶液代替盐酸D．当电路中有0.01 mole-转移时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子【答案】C【详解】A．负极上发生Ag-e-+Cl-=AgCl，故A错误；B．放电时，交换膜右侧的氯离子向左侧移动，在负极上有银离子生成，银离子在左侧和氯离子反应生成AgCl沉淀，故B错误；C．根据电池总反应为2Ag+Cl2═2AgCl可知，用NaCl溶液代替盐酸，电池的总反应不变，故C正确；D．放电时，当电路中转移0.01mole−时，交换膜右侧会有0.01mol氯离子通过阴离子交换膜向左侧移动，同时会有0.01molAg失去0.01mol电子生成银离子，银离子会与氯离子反应生成氯化银沉淀，所以交换膜左侧溶液中离子物质的量不变，故D错误；故答案为：C。 题型三：原电池的应用【例5】（2021·河北张家口·高二期末）3.25 g锌与100 mL 1 mol·L-1的稀硫酸反应，为了加快反应速率而不改变H2的产量，可采取的措施是A．滴加几滴浓盐酸 B．滴加几滴浓硝酸C．滴加几滴硫酸铜溶液 D．加入少量锌粒【答案】A【详解】A．3.25 g Zn的物质的量n(Zn)=，100 mL 1 mol·L-1的稀硫酸中溶质的物质的量n(H2SO4)=1 mol/L×0.1 L=0.1 mol，根据方程式Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑可知：二者反应的物质的量的比是1：1，故硫酸过量，反应放出H2要以不足量的Zn为标准计算。滴加几滴浓盐酸，增加了溶液中c(H+)，反应速率加快，A符合题意；B．硝酸具有强氧化性，与Zn反应不能产生氢气，B不符合题意；C．Zn与CuSO4发生置换反应产生Cu和ZnSO4，Zn、Cu及硫酸构成原电池，使反应速率加快；但由于Zn消耗，导致反应产生H2的量减少，C不符合题意；D．加入少量的Zn，由于Zn是固体，浓度不变，因此反应速率不变，但由于不足量的Zn的量增加，以Zn为标准反应产生的H2的量增多，D不符合题意；故合理选项是A。【变6】（2021·全国）设计原电池装置证明Fe3＋的氧化性比Cu2＋强。（1）写出能说明氧化性Fe3＋大于Cu2＋的离子方程式：___________。（2）若要将上述反应设计成原电池，电极反应式分别是：①负极：___________②正极：___________。（3）画出装置图，指出电极材料和电解质溶液：【答案】（1）2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋（2）Cu-2e-=Cu2＋2Fe3＋＋2e-=2Fe2＋（3）【分析】（1）Fe3+具有强氧化性，会将Cu单质氧化变为Cu2+，其本身被还原产生Fe2+，反应的离子方程式为：2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋。（2）原电池的负极失去电子，发生氧化反应，正极上得到电子，发生还原反应，因此要将上述反应设计为原电池，负极反应式为：Cu-2e-=Cu2＋；正极反应式为：2Fe3＋＋2e-=2Fe2＋。（3）①若将上述反应设计为原电池，Cu为负极，活动性比Cu弱的电极如石墨为正极，含有Fe3+的溶液如FeCl3为电解质溶液，若不含有盐桥，则装置图为：；②若将上述反应设计为原电池，Cu为负极，活动性比Cu弱的电极如石墨为正极。若含有盐桥，则Cu电极插入含有Cu2+的电解质溶液如CuCl2溶液中；正极石墨插入含有Fe3+的溶液如FeCl3溶液中，则装置图为。 题型四：原电池综合考查【例8】（2021·全国高二专题练习）某研究性学习小组根据反应设计如图原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为，溶液的体积均为200mL，盐桥中装有饱和溶液。 回答下列问题：（1）此原电池的负极是石墨_____(填“a”或“b”)，电池工作时，盐桥中的移向_____(填“甲”或“乙”)烧杯。（2）正极反应式为：_______。（3）若不考虑溶液的体积变化，浓度变为，则反应中转移的电子为_______mol。【答案】（1）b乙（2）（3）0.5【分析】（1）由总反应方程式可知，石墨b是原电池的负极，硫酸亚铁在负极失去电子发生氧化反应生成硫酸铁，电池工作时，阴离子硫酸根离子向负极移动，即向乙烧杯移动，故答案为：b；（2）由总反应方程式可知，石墨a是正极，酸性条件下，高锰酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成锰离子，电极反应式为，故答案为：；（3）由电极反应式可知，生成1mol锰离子，反应转移5mol电子，则溶液的体积未变，溶液中的浓度由变为时，转移电子的物质的量为(1.5mol/L—1mol/L) ×0.2L×5=0.5mol，故答案为：0.5。提分特训【题1】（2018·山东）下图为番茄电池装置示意图，下列说法正确的是A．铜片上发生氧化反应 B．锌片质量减小，发生还原反应C．电子由锌片通过导线流向铜片 D．该装置可将电能转化为化学能【答案】C【分析】根据金属的活泼性知，酸性条件下，锌作负极，铜作正极，负极上锌失电子、发生氧化反应，正极上得电子、发生还原反应，电子从负极沿导线流向正极，电流从正极沿导线流向负极，据此解答。【详解】A．该原电池中，锌作负极，发生失电子的氧化反应，铜作正极，得电子、发生还原反应，故A错误；B．该原电池中，锌作负极，发生失电子的氧化反应，即Zn-2e-=Zn2+，锌片质量会减少，故B错误；C．该原电池中，锌作负极，铜作正极，电子从负极Zn沿导线流向正极Cu片，故C正确；D．该装置是原电池是将化学能转化为电能的装置，故D错误；故选C。【题2】（2021·天台县育才中学高二月考）下列关于下图装置(该盐桥为含KNO3的琼脂)的说法正确的是A．银电极是负极B．铜电极上发生的反应为Cu-2e-=Cu2+C．外电路中的电子是从银电极流向铜电极D．盐桥中K+移向CuSO4溶液【答案】B【分析】该装置为有盐桥的原电池，在原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应，铜比银活泼，铜是负极，银是正极，据此分析解答。【详解】A． 铜电极是负极，故A错误；B． 铜电极是负极，发生的反应为Cu-2e-=Cu2＋，故B正确；C． 铜是负极，银是正极，外电路中的电子是从铜电极流向银电极，故C错误；D． 原电池中，阴离子移动向负极，则盐桥中的阴离子会进入硫酸铜溶液，故D错误；故选B。【题3】（2021·河南洛阳·高二期末）用阴离子交换膜控制电解液中OH-的浓度制备纳米Cu2O，反应为2Cu+H2OCu2O+H2装置如图，下列说法中正确的是A．电解时Cl-通过交换膜向Ti极移动B．阳极的电极反应式：2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2OC．阴极OH-放电，有O2生成D．Ti电极上生成的气体和Cu电极上生成的固体的物质的量之比为2：1【答案】B【题4】（2021·浮梁县第一中学高二月考）利用反应NO2+NH3→N2+H2O(未配平)消除NO2的简易装置如图所示。下列说法正确的是A．a电极反应式是2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2OB．消耗4.48 LNH3时，被消除的NO2的物质的量为0.15 molC．若离子交换膜是阳离子交换摸，装置右室中溶液的碱性减弱D．整个装置中NaOH的物质的量不断减少【答案】A【详解】A．根据图示可知：在a电极上NH3失去电子变为N2，故a电极反应式是：2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，A正确；B．由于未指明气体所处的外界条件，因此不能计算NH3的物质的量，也就不能确定反应消耗NO2的物质的量，B错误；C．原电池工作时，正极b反应式为：2NO2+8e-+4H2O=8OH-+N2，若离子交换膜是阳离子交换摸，装置右室中生成的OH-不能移向左室，使附近溶液的碱性增强，C错误；D．该原电池总反应为：6NO2+8NH3=7N2+12H2O，由于不消耗或生成NaOH，所以NaOH的物质的量不变，但由于不断反应产生H2O，导致NaOH的浓度降低，D错误；故合理选项是A。【题5】欲提高Cu粉与1.2 mol/L的HNO3溶液的反应速度，可加入下列什么试剂（ ）A．蒸馏水 B．碳酸钠固体 C．食盐水 D．AgNO3溶液（少量）【答案】D【题6】（2021·全国）写出Fe和Cu、浓硝酸构成的原电池的电极反应式及电池反应式。负极反应式：___________；正极反应式：___________。电池反应式：___________。【答案】Cu-2e-=Cu2＋4H＋＋2NO＋2e-=2H2O＋2NO2↑Cu＋4H＋＋2NO=Cu2＋＋2H2O＋2NO2↑【分析】Fe遇冷的浓硝酸钝化，故在该原电池中Cu作负极，Fe作正极，浓硝酸为电解质溶液。【详解】根据上述分析可知，负极反应式：Cu-2e-=Cu2＋；正极反应式：4H＋＋2NO＋2e-=2H2O＋2NO2↑电池反应式：Cu＋4H＋＋2NO=Cu2＋＋2H2O＋2NO2↑。【题7】（2021·浙江省余姚市第七中学）分别按图甲乙所示装置进行实验，两个烧杯里的溶液为同浓度的稀硫酸，甲中A为电流表。（1）下列叙述正确的是___________A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生B．甲中铜片作正极，乙中铜片作负极C．两烧杯溶液中浓度均减小D．甲产生气泡的速率比乙慢（2）在甲装置中，若把稀硫酸换成CuSO4溶液，一段时间后测得某一电极增重12.8g，则该电池反应共转移电子数目___________（3）甲装置中的能量转化形式为___________能转化为___________能，乙装置中的能量转化形式为___________能转化为___________能（4）如果将反应2FeCl3+Fe=3FeCl2设计成原电池，则正极电极反应为___________，正极材料是___________，负极材料是___________，电解质溶液是___________。【答案】C0.4 NA化学电化学热Fe3++e-= Fe2+碳棒铁FeCl3溶液【分析】锌比铜活泼，能与稀硫酸反应，铜为金属活动性顺序表H元素之后的金属，不能与稀硫酸反应，乙装置没有形成闭合回路，不能形成原电池，甲装置形成闭合回路，形成原电池，根据原电池的组成条件和工作原理分析解答。【详解】(1)A．铜为金属活动性顺序表H元素之后的金属，不能与稀硫酸反应，乙烧杯中铜片表面无气泡产生，甲装置形成原电池，烧杯中铜片为正极，表面有气泡产生，故A错误；B．乙装置没有形成闭合回路，不能形成原电池，故B错误；C．两烧杯中硫酸都与锌发生反应，氢离子浓度都会减小，故C正确；D．甲能形成原电池反应，较一般化学反应速率更大，所以产生气泡的速率甲比乙快，故D错误；故答案： C。 (2)在甲装置构成原电池，烧杯中铜片为正极，锌作负极，若把稀硫酸换成CuSO4溶液，Cu2+在正极上得电子被还原产生Cu，电极反应式为Cu2++2e-=Cu。一段时间后测得某一电极增重12.8g为铜的质量，其物质的量为0.2mol，则该电池发生反应共转移电子数目为0.2mol2NA=0.4 NA，故答案：0.4 NA。(3)甲形成闭合回路，形成原电池，将化学能转变为电能；乙装置没有形成闭合回路，不能形成原电池，反应放热，将化学能转变为热能，故答案：化学；电；化学；热。(4)根据2FeCl3+Fe=3FeCl2反应可知，Fe为还原剂可做原电池的负极，所以负极材料是铁；FeCl3为氧化剂做原电池的正极，则正极电极反应为Fe3++e-= Fe2+，正极材料是能导电的碳棒，电解质溶液是FeCl3溶液。故答案：Fe3++e-= Fe2+；碳棒；铁；FeCl3溶液。【题8】（2021·大安市第一中学校高二开学考试）反应Fe+H2SO4=FeSO4+H2，请回答下列问题。（1）若要使该反应的反应速率加快，下列措施可行的是___(填字母)。A．将铁粉改为铁片 B．加入少量醋酸钠固体C．滴加少量CuSO4 D．将稀硫酸改为98%的浓硫酸（2）若将上述反应设计成原电池，石墨棒为原电池某一极材料，则石墨棒为___极(填“正”或“负”)。石墨棒上产生的现象为___，该极上发生的电极反应为___，原电池工作时溶液中的SO移向___极(填正或负)，若反应产生3.36L气体(已换算成标况下)，则理论上消耗铁的质量是__。（3）实验后同学们经过充分讨论，认为符合某些要求的化学反应都可以设计成原电池。下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是___。A．AgNO3+HCl=AgCl+HNO3 B．NaOH+HCl=NaCl+H2OC．C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) D．Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O在所选反应中选择其中某个反应设计成原电池，该电池负极反应为：___。【答案】（1）C（2）正有气泡产生2H++2e-=H2↑负8.4（3）DPb-2e-+SO=PbSO4【分析】（1）A．将铁粉改为铁片则减小铁与硫酸的接触面积，故反应速率减慢，A不合题意；B．加入少量醋酸钠固体则有反应CH3COO-+H+CH3COOH，将导致溶液中H+离子浓度减小，故反应速率减慢，B不合题意；C．滴加少量CuSO4由于反应Fe+CuSO4=FeSO4+Cu，在置换出铜附在铁上可形成微小的原电池，故反应速率加快，C符合题意；D．常温下浓硫酸将铁钝化，在铁表面形成致密的氧化物保护膜，阻止反应继续进行，故将稀硫酸改为98%的浓硫酸，将使反应速率减慢，D不合题意；故答案为：C；（2）若将上述反应设计成原电池，则铁电极上发生的电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，发生氧化反应，作负极，故石墨棒为原电池某一极材料，则石墨棒为正，发生的电极反应式为：2H++2e-=H2↑，石墨棒上产生的现象为有大量的无色气泡产生，原电池工作时阳离子移向正极，阴离子移向负极，故溶液中的SO移向负极，根据总反应方程式可知，若反应产生3.36L气体(已换算成标况下)，则理论上消耗铁的质量是=8.4 ，故答案为：正；有气泡产生；2H++2e-=H2↑；负；8.4；（3）由于原电池中是电子的定向移动形成电流的，故理论上任何一个自发进行的氧化还原反应均可以设计成原电池，据此分析解题：A．AgNO3+HCl=AgCl+HNO3反应中各元素的化合价没有发生变化，不是氧化还原反应，A不合题意；B．NaOH+HCl=NaCl+H2O反应中各元素的化合价没有发生变化，不是氧化还原反应，B不合题意；C．C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)反应中虽然C和H元素的化合价发生了变化，但是该反应不能自发进行，故不能设计成原电池，C不合题意；D．Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O反应中Pb的化合价发生改变，且能够自发进行，可以设计成原电池，D符合题意；Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O反应中Pb转化PbSO4，化合价升高，发生氧化反应，故该电池负极反应为：Pb-2e-+SO=PbSO4，故答案为：D；Pb-2e-+SO=PbSO4；提分作业【练1】（2021·广东）化学电源应用广泛。某原电池装置如图所示，下列说法正确的是A．锌电极发生氧化反应B．锌片和铜片都有O2产生C．电子由铜电极经导线流向锌电极D．原电池工作一段时间后溶液的c(H+)不变【答案】A【详解】A．锌比铜活泼，作负极，发生氧化反应，故A正确；B．铜作正极，电极上有氢气产生：2H++2e-=H2↑，故B错误；C．电子由负极流向正极，即从锌电极经导线流向铜电极，故C错误；D．原电池工作一段时间后，正极反应为：2H++2e-=H2↑，则溶液的c(H+)变小，故D错误。故选A。【练2】（2021·安徽省泗县第一中学高二开学考试）关于如图所示的原电池，下列说法正确的是A．盐桥中的阳离子向硫酸铜溶液中迁移B．可以用铜导线替代图中的盐桥C．铜电极发生氧化反应，其电极反应是D．取出盐桥后，电流表仍会偏转，锌电极在反应后质量减少【答案】A【分析】原电池中，较活泼金属作负极，作负极，失去电子，发生氧化反应，作正极，得到电子，发生还原反应，负极电极反应为：，正极电极反应为：，电子从负极沿导线流向正极，盐桥中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。【详解】A．盐桥中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以盐桥中的阳离子向硫酸铜溶液中迁移，A正确；B．盐桥中是离子导体、采用离子导体联通2个半电池构成闭合回路，铜是金属导体，不可以用铜导线替代图中的盐桥，B错误；C．作正极，发生还原反应，其电极反应是，C错误；D．取出盐桥后，取出盐桥后，不是闭合回路，没有电流产生，电流表不会偏转，D错误；答案选A。【练3】（2021·哈密市第八中学高二期末）在下图所示的柠檬水果电池中，外电路上的电子从电极Y流向电极X。若X为铅电极，则Y可能是A．锌 B．银 C．石墨 D．铜【答案】A【详解】在柠檬水果电池中，外电路上的电子从电极Y流向电极X，说明Y是负极，X是正极，Y的活动性比X强。根据金属活动性顺序表，可知活动性：Zn＞Cu＞Ag，石墨是非金属单质，失去电子能力比金属弱，因此若X为铅电极，则Y应该是活动性比铅强的金属锌，故合理选项是A。【练4】锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是（）A．铜电极上发生氧化反应B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO42-) 减小C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加D．阴离子、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡【答案】 C【练5】X、Y、Z、W四种金属片浸在稀盐酸中，用导线连接，可以组成原电池，实验结果如图所示：则四种金属的活动性由强到弱的顺序为（ ）A．Z＞Y＞X＞W B．Z＞X＞Y＞WC．Z＞Y＞W＞X D．Y＞Z＞X＞W【答案】 A【练6】（2021·牡丹江市第十五中学高一期中）如图所示：（1）铜与锌直接浸在同一电解质溶液中，形成了___________池，铜是___________极；锌是___________极；正极发生___________反应，负极发生___________反应。（2）写出电极反应式：正极：___________负极：___________。（3）溶液中的H+向___________极移动，溶液中的SO向___________极移动。（4）总反应的离子方程式___________。【答案】（1）原电池正负还原氧化（2）2H++2e-=H2↑Zn-2e-=Zn2+（3）正负（4）Zn+2H+=Zn2++H2↑【分析】（1）组成原电池的正负极，稀硫酸是电解质溶液，促成了闭合回路，故形成了原电池，自发的氧化还原反应为Zn+2H+=Zn2++H2，故Zn是负极，发生氧化反应；Cu是正极，发生还原反应。（2）正极上氢离子得电子生成氢气，故正极离子方程式为：2H++2e-=H2↑，负极是锌失电子生成锌离子，故负极离子方程式为：Zn-2e-=Zn2+。（3）电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极，故H+向正极移动，溶液中的SO向负极移动。（4）总反应的离子方程式：Zn+2H+=Zn2++H2↑。【练7】（2021·福建三明一中）回答下列问题（1）请你将反应设计成原电池，并回答下列问题：①该电池的正极材料可以是___________，也可选用___________等代替。②画出你所设计的双液原电池的装置图，并标注出电极材料和电解质溶液。___________③写出电极反应式：负极___________，正极___________。④该电池负极材料质量减重3.2g，则电路中通过的电子的数目为___________。【答案】（1）Ag石墨(C)或Pt或（2）、、、、NaCl【分析】（1）①由可知，Cu失电子发生氧化反应作负极、不如Cu活泼的金属或导电的非金属作正极，FeCl3溶液为电解质溶液，则该电池的正极材料可以是Ag，也可选用石墨(C)或Pt；答案为Ag；石墨(C)或Pt。②由可知，Cu作负极，C棒作正极，电解质溶液为FeCl3溶液和CuSO4溶液，用盐桥相连接成闭合回路，双液原电池的装置图为；答案为。③由可知，该原电池中，负极的电极反应式为，正极的电极反应式为；答案为；。④该电池负极材料质量减重3.2g，则反应的Cu的物质的量为n(Cu)==0.05mol，由负极的电极反应式为可知，电路中通过的电子的数目为0.05×2×NA＝0.1NA或0.05×2×6.02×1023＝6.02×1022；答案为0.1NA或6.02×1022。 工作原理（反应方程式）负极（Zn）正极（Cu）总反应离子方程式：。电子移动方向由极经导线流向极（电流方向相反）。离子移动方向阳离子向极移动，阴离子向极移动。①不含盐桥②含盐桥
第24讲原电池的工作原理知识导航知识精讲实验探究——锌铜原电池实验装置实验操作实验现象实验结论将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中锌片上有气泡冒出，铜片上无现象装置中有电流产生，化学能转化为电能用导线连接锌片和铜片铜片上有气泡冒出用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表电流表指针发生偏转一、原电池的基本概念1．概念：原电池是将化学能转化为电能的装置。2．本质：氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行。3．电极：（1）负极：________电子，发生________反应； （2）正极：________电子，发生________反应。4．构成原电池的条件：（1）自发进行的氧化还原反应；（2）两个活动性不同的电极；（3）电解质溶液（或熔融电解质）；（4）形成闭合回路。【答案】失去氧化得到还原二、锌铜原电池的工作原理【答案】 Zn - 2e-=== Zn2+ 2H+ + 2e-=== H2↑Zn+2H+=== Zn2+ + H2↑负正正负三、盐桥的作用（1）形成闭合回路；（2）平衡电荷，使溶液呈电中性；（3）避免电极与电解质溶液直接反应，减少电流的衰减，提高原电池的工作效率。四、原电池的应用1．比较金属活动性两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比正极的金属活泼。2．加快氧化还原反应的速率一个氧化还原反应，构成原电池时的反应速率比直接接触的反应速率快。3．设计原电池理论上，任何一个自发的氧化还原反应，都可以设计成原电池。利用原电池原理设计和制造原电池，可以将化学能直接转化为电能。对点训练 题型一：原电池的工作原理 【变1-1】（2021·大安市第一中学校高二开学考试）原电池构成是有条件的，关于如图所示装置的叙述，错误的是A．Cu是负极，其质量逐渐减小 B．H+向铁电极移动C．Cu片上有红棕色气体产生 D．Fe电极上发生还原反应【答案】C【分析】由于铁在常温下遇到浓硝酸发生钝化，故铁和铜插入到浓硝酸中，反应为：Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O，故铜做负极，电极反应为：Cu-2e-=Cu2+，铁作正极，电极反应为：2+4H++2e-=2NO2↑+2H2O，据此分析解题。【详解】A．由分析可知，Cu是负极，其质量逐渐减小，A正确；B．原电池中阳离子移向正极，结合分析可知铁作正极，故H+向铁电极移动，B正确；C．由分析可知，在Fe片上得到电子，生成红棕色NO2气体，C错误；D．由分析可知，Fe电极为负极，发生还原反应，D正确；故答案为：C。【例2】（2021·内蒙古通辽实验中学高二期末）铜锌电池原理如图所示，下列说法正确的是A．b电极反应式为Cu2＋＋2e-=CuB．盐桥中K＋移向a电极C．a电极发生还原反应D．电子由Zn电极流出，经盐桥溶液流向b电极【答案】A【详解】A．b电极上铜离子得到电子被还原，电极反应式为Cu2＋＋2e-=Cu，A正确；B． a电极为负极，盐桥中K＋移向正极即b电极，B错误；C． a电极为Zn，失去电子转变为Zn2＋，锌化合价升高，发生氧化反应，C错误；D．电子由Zn电极流出，沿着导线流向b电极，D错误；答案选A。【变2】（2020·河北石家庄一中高二月考）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。下列判断错误的是A．反应开始时，甲中的石墨电极为正极B．反应开始时，乙中的石墨电极上I-发生氧化反应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【分析】根据2Fe3＋＋2I-2Fe2＋＋I2可知，甲中为FeCl3溶液，石墨上Fe3+得电子发生还原反应为正极，即2Fe3++2e-=2Fe2+，乙中是KI溶液，石墨上I-失电子发生氧化反应为负极，即2I--2e-=I2，当反应达到平衡状态时没有电流产生，据此分析解答。【详解】A．由上述分析可知，反应开始时，甲中的石墨上Fe3+得电子发生还原反应为正极，即2Fe3++2e-=2Fe2+，故A正确；B．由上述分析可知，反应开始时，乙中的石墨上I-失电子发生氧化反应为负极，即2I--2e-=I2，故B正确；C．电流计读数为零时，没有电流产生，则反应达到化学平衡状态，但反应还在进行，没有停止，故C正确；D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，平衡逆向移动，则乙中石墨电极上碘得电子发生还原反应，即I2+2e-=2I-，为正极，故D错误；答案为D。 题型二：带离子交换膜的原电池【变3-2】（2019·湖南益阳市·）根据反应2Ag+Cl2=2AgCl设计的一种原电池的装置如图。下列说法正确的是A．负极反应为Cl2+2e－=2Cl－B．放电时，离子交换膜右侧溶液中有白色沉淀生成C．理论上，可以用NaCl溶液代替盐酸D．当电路中有0.01 mole-转移时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子【答案】C【详解】A．负极上发生Ag-e-+Cl-=AgCl，故A错误；B．放电时，交换膜右侧的氯离子向左侧移动，在负极上有银离子生成，银离子在左侧和氯离子反应生成AgCl沉淀，故B错误；C．根据电池总反应为2Ag+Cl2═2AgCl可知，用NaCl溶液代替盐酸，电池的总反应不变，故C正确；D．放电时，当电路中转移0.01mole−时，交换膜右侧会有0.01mol氯离子通过阴离子交换膜向左侧移动，同时会有0.01molAg失去0.01mol电子生成银离子，银离子会与氯离子反应生成氯化银沉淀，所以交换膜左侧溶液中离子物质的量不变，故D错误；故答案为：C。 题型三：原电池的应用【例5】（2021·河北张家口·高二期末）3.25 g锌与100 mL 1 mol·L-1的稀硫酸反应，为了加快反应速率而不改变H2的产量，可采取的措施是A．滴加几滴浓盐酸 B．滴加几滴浓硝酸C．滴加几滴硫酸铜溶液 D．加入少量锌粒【答案】A【详解】A．3.25 g Zn的物质的量n(Zn)=，100 mL 1 mol·L-1的稀硫酸中溶质的物质的量n(H2SO4)=1 mol/L×0.1 L=0.1 mol，根据方程式Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑可知：二者反应的物质的量的比是1：1，故硫酸过量，反应放出H2要以不足量的Zn为标准计算。滴加几滴浓盐酸，增加了溶液中c(H+)，反应速率加快，A符合题意；B．硝酸具有强氧化性，与Zn反应不能产生氢气，B不符合题意；C．Zn与CuSO4发生置换反应产生Cu和ZnSO4，Zn、Cu及硫酸构成原电池，使反应速率加快；但由于Zn消耗，导致反应产生H2的量减少，C不符合题意；D．加入少量的Zn，由于Zn是固体，浓度不变，因此反应速率不变，但由于不足量的Zn的量增加，以Zn为标准反应产生的H2的量增多，D不符合题意；故合理选项是A。【变6】（2021·全国）设计原电池装置证明Fe3＋的氧化性比Cu2＋强。（1）写出能说明氧化性Fe3＋大于Cu2＋的离子方程式：___________。（2）若要将上述反应设计成原电池，电极反应式分别是：①负极：___________②正极：___________。（3）画出装置图，指出电极材料和电解质溶液：【答案】（1）2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋（2）Cu-2e-=Cu2＋2Fe3＋＋2e-=2Fe2＋（3）【分析】（1）Fe3+具有强氧化性，会将Cu单质氧化变为Cu2+，其本身被还原产生Fe2+，反应的离子方程式为：2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋。（2）原电池的负极失去电子，发生氧化反应，正极上得到电子，发生还原反应，因此要将上述反应设计为原电池，负极反应式为：Cu-2e-=Cu2＋；正极反应式为：2Fe3＋＋2e-=2Fe2＋。（3）①若将上述反应设计为原电池，Cu为负极，活动性比Cu弱的电极如石墨为正极，含有Fe3+的溶液如FeCl3为电解质溶液，若不含有盐桥，则装置图为：；②若将上述反应设计为原电池，Cu为负极，活动性比Cu弱的电极如石墨为正极。若含有盐桥，则Cu电极插入含有Cu2+的电解质溶液如CuCl2溶液中；正极石墨插入含有Fe3+的溶液如FeCl3溶液中，则装置图为。 题型四：原电池综合考查【例8】（2021·全国高二专题练习）某研究性学习小组根据反应设计如图原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为，溶液的体积均为200mL，盐桥中装有饱和溶液。 回答下列问题：（1）此原电池的负极是石墨_____(填“a”或“b”)，电池工作时，盐桥中的移向_____(填“甲”或“乙”)烧杯。（2）正极反应式为：_______。（3）若不考虑溶液的体积变化，浓度变为，则反应中转移的电子为_______mol。【答案】（1）b乙（2）（3）0.5【分析】（1）由总反应方程式可知，石墨b是原电池的负极，硫酸亚铁在负极失去电子发生氧化反应生成硫酸铁，电池工作时，阴离子硫酸根离子向负极移动，即向乙烧杯移动，故答案为：b；（2）由总反应方程式可知，石墨a是正极，酸性条件下，高锰酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成锰离子，电极反应式为，故答案为：；（3）由电极反应式可知，生成1mol锰离子，反应转移5mol电子，则溶液的体积未变，溶液中的浓度由变为时，转移电子的物质的量为(1.5mol/L—1mol/L) ×0.2L×5=0.5mol，故答案为：0.5。提分特训【题1】（2018·山东）下图为番茄电池装置示意图，下列说法正确的是A．铜片上发生氧化反应 B．锌片质量减小，发生还原反应C．电子由锌片通过导线流向铜片 D．该装置可将电能转化为化学能【答案】C【分析】根据金属的活泼性知，酸性条件下，锌作负极，铜作正极，负极上锌失电子、发生氧化反应，正极上得电子、发生还原反应，电子从负极沿导线流向正极，电流从正极沿导线流向负极，据此解答。【详解】A．该原电池中，锌作负极，发生失电子的氧化反应，铜作正极，得电子、发生还原反应，故A错误；B．该原电池中，锌作负极，发生失电子的氧化反应，即Zn-2e-=Zn2+，锌片质量会减少，故B错误；C．该原电池中，锌作负极，铜作正极，电子从负极Zn沿导线流向正极Cu片，故C正确；D．该装置是原电池是将化学能转化为电能的装置，故D错误；故选C。【题2】（2021·天台县育才中学高二月考）下列关于下图装置(该盐桥为含KNO3的琼脂)的说法正确的是A．银电极是负极B．铜电极上发生的反应为Cu-2e-=Cu2+C．外电路中的电子是从银电极流向铜电极D．盐桥中K+移向CuSO4溶液【答案】B【分析】该装置为有盐桥的原电池，在原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应，铜比银活泼，铜是负极，银是正极，据此分析解答。【详解】A． 铜电极是负极，故A错误；B． 铜电极是负极，发生的反应为Cu-2e-=Cu2＋，故B正确；C． 铜是负极，银是正极，外电路中的电子是从铜电极流向银电极，故C错误；D． 原电池中，阴离子移动向负极，则盐桥中的阴离子会进入硫酸铜溶液，故D错误；故选B。【题3】（2021·河南洛阳·高二期末）用阴离子交换膜控制电解液中OH-的浓度制备纳米Cu2O，反应为2Cu+H2OCu2O+H2装置如图，下列说法中正确的是A．电解时Cl-通过交换膜向Ti极移动B．阳极的电极反应式：2Cu-2e-+2OH-=Cu2O+H2OC．阴极OH-放电，有O2生成D．Ti电极上生成的气体和Cu电极上生成的固体的物质的量之比为2：1【答案】B【题4】（2021·浮梁县第一中学高二月考）利用反应NO2+NH3→N2+H2O(未配平)消除NO2的简易装置如图所示。下列说法正确的是A．a电极反应式是2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2OB．消耗4.48 LNH3时，被消除的NO2的物质的量为0.15 molC．若离子交换膜是阳离子交换摸，装置右室中溶液的碱性减弱D．整个装置中NaOH的物质的量不断减少【答案】A【详解】A．根据图示可知：在a电极上NH3失去电子变为N2，故a电极反应式是：2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O，A正确；B．由于未指明气体所处的外界条件，因此不能计算NH3的物质的量，也就不能确定反应消耗NO2的物质的量，B错误；C．原电池工作时，正极b反应式为：2NO2+8e-+4H2O=8OH-+N2，若离子交换膜是阳离子交换摸，装置右室中生成的OH-不能移向左室，使附近溶液的碱性增强，C错误；D．该原电池总反应为：6NO2+8NH3=7N2+12H2O，由于不消耗或生成NaOH，所以NaOH的物质的量不变，但由于不断反应产生H2O，导致NaOH的浓度降低，D错误；故合理选项是A。【题5】欲提高Cu粉与1.2 mol/L的HNO3溶液的反应速度，可加入下列什么试剂（ ）A．蒸馏水 B．碳酸钠固体 C．食盐水 D．AgNO3溶液（少量）【答案】D【题6】（2021·全国）写出Fe和Cu、浓硝酸构成的原电池的电极反应式及电池反应式。负极反应式：___________；正极反应式：___________。电池反应式：___________。【答案】Cu-2e-=Cu2＋4H＋＋2NO＋2e-=2H2O＋2NO2↑Cu＋4H＋＋2NO=Cu2＋＋2H2O＋2NO2↑【分析】Fe遇冷的浓硝酸钝化，故在该原电池中Cu作负极，Fe作正极，浓硝酸为电解质溶液。【详解】根据上述分析可知，负极反应式：Cu-2e-=Cu2＋；正极反应式：4H＋＋2NO＋2e-=2H2O＋2NO2↑电池反应式：Cu＋4H＋＋2NO=Cu2＋＋2H2O＋2NO2↑。【题7】（2021·浙江省余姚市第七中学）分别按图甲乙所示装置进行实验，两个烧杯里的溶液为同浓度的稀硫酸，甲中A为电流表。（1）下列叙述正确的是___________A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生B．甲中铜片作正极，乙中铜片作负极C．两烧杯溶液中浓度均减小D．甲产生气泡的速率比乙慢（2）在甲装置中，若把稀硫酸换成CuSO4溶液，一段时间后测得某一电极增重12.8g，则该电池反应共转移电子数目___________（3）甲装置中的能量转化形式为___________能转化为___________能，乙装置中的能量转化形式为___________能转化为___________能（4）如果将反应2FeCl3+Fe=3FeCl2设计成原电池，则正极电极反应为___________，正极材料是___________，负极材料是___________，电解质溶液是___________。【答案】C0.4 NA化学电化学热Fe3++e-= Fe2+碳棒铁FeCl3溶液【分析】锌比铜活泼，能与稀硫酸反应，铜为金属活动性顺序表H元素之后的金属，不能与稀硫酸反应，乙装置没有形成闭合回路，不能形成原电池，甲装置形成闭合回路，形成原电池，根据原电池的组成条件和工作原理分析解答。【详解】(1)A．铜为金属活动性顺序表H元素之后的金属，不能与稀硫酸反应，乙烧杯中铜片表面无气泡产生，甲装置形成原电池，烧杯中铜片为正极，表面有气泡产生，故A错误；B．乙装置没有形成闭合回路，不能形成原电池，故B错误；C．两烧杯中硫酸都与锌发生反应，氢离子浓度都会减小，故C正确；D．甲能形成原电池反应，较一般化学反应速率更大，所以产生气泡的速率甲比乙快，故D错误；故答案： C。 (2)在甲装置构成原电池，烧杯中铜片为正极，锌作负极，若把稀硫酸换成CuSO4溶液，Cu2+在正极上得电子被还原产生Cu，电极反应式为Cu2++2e-=Cu。一段时间后测得某一电极增重12.8g为铜的质量，其物质的量为0.2mol，则该电池发生反应共转移电子数目为0.2mol2NA=0.4 NA，故答案：0.4 NA。(3)甲形成闭合回路，形成原电池，将化学能转变为电能；乙装置没有形成闭合回路，不能形成原电池，反应放热，将化学能转变为热能，故答案：化学；电；化学；热。(4)根据2FeCl3+Fe=3FeCl2反应可知，Fe为还原剂可做原电池的负极，所以负极材料是铁；FeCl3为氧化剂做原电池的正极，则正极电极反应为Fe3++e-= Fe2+，正极材料是能导电的碳棒，电解质溶液是FeCl3溶液。故答案：Fe3++e-= Fe2+；碳棒；铁；FeCl3溶液。【题8】（2021·大安市第一中学校高二开学考试）反应Fe+H2SO4=FeSO4+H2，请回答下列问题。（1）若要使该反应的反应速率加快，下列措施可行的是___(填字母)。A．将铁粉改为铁片 B．加入少量醋酸钠固体C．滴加少量CuSO4 D．将稀硫酸改为98%的浓硫酸（2）若将上述反应设计成原电池，石墨棒为原电池某一极材料，则石墨棒为___极(填“正”或“负”)。石墨棒上产生的现象为___，该极上发生的电极反应为___，原电池工作时溶液中的SO移向___极(填正或负)，若反应产生3.36L气体(已换算成标况下)，则理论上消耗铁的质量是__。（3）实验后同学们经过充分讨论，认为符合某些要求的化学反应都可以设计成原电池。下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是___。A．AgNO3+HCl=AgCl+HNO3 B．NaOH+HCl=NaCl+H2OC．C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) D．Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O在所选反应中选择其中某个反应设计成原电池，该电池负极反应为：___。【答案】（1）C（2）正有气泡产生2H++2e-=H2↑负8.4（3）DPb-2e-+SO=PbSO4【分析】（1）A．将铁粉改为铁片则减小铁与硫酸的接触面积，故反应速率减慢，A不合题意；B．加入少量醋酸钠固体则有反应CH3COO-+H+CH3COOH，将导致溶液中H+离子浓度减小，故反应速率减慢，B不合题意；C．滴加少量CuSO4由于反应Fe+CuSO4=FeSO4+Cu，在置换出铜附在铁上可形成微小的原电池，故反应速率加快，C符合题意；D．常温下浓硫酸将铁钝化，在铁表面形成致密的氧化物保护膜，阻止反应继续进行，故将稀硫酸改为98%的浓硫酸，将使反应速率减慢，D不合题意；故答案为：C；（2）若将上述反应设计成原电池，则铁电极上发生的电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，发生氧化反应，作负极，故石墨棒为原电池某一极材料，则石墨棒为正，发生的电极反应式为：2H++2e-=H2↑，石墨棒上产生的现象为有大量的无色气泡产生，原电池工作时阳离子移向正极，阴离子移向负极，故溶液中的SO移向负极，根据总反应方程式可知，若反应产生3.36L气体(已换算成标况下)，则理论上消耗铁的质量是=8.4 ，故答案为：正；有气泡产生；2H++2e-=H2↑；负；8.4；（3）由于原电池中是电子的定向移动形成电流的，故理论上任何一个自发进行的氧化还原反应均可以设计成原电池，据此分析解题：A．AgNO3+HCl=AgCl+HNO3反应中各元素的化合价没有发生变化，不是氧化还原反应，A不合题意；B．NaOH+HCl=NaCl+H2O反应中各元素的化合价没有发生变化，不是氧化还原反应，B不合题意；C．C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)反应中虽然C和H元素的化合价发生了变化，但是该反应不能自发进行，故不能设计成原电池，C不合题意；D．Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O反应中Pb的化合价发生改变，且能够自发进行，可以设计成原电池，D符合题意；Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O反应中Pb转化PbSO4，化合价升高，发生氧化反应，故该电池负极反应为：Pb-2e-+SO=PbSO4，故答案为：D；Pb-2e-+SO=PbSO4；提分作业【练1】（2021·广东）化学电源应用广泛。某原电池装置如图所示，下列说法正确的是A．锌电极发生氧化反应B．锌片和铜片都有O2产生C．电子由铜电极经导线流向锌电极D．原电池工作一段时间后溶液的c(H+)不变【答案】A【详解】A．锌比铜活泼，作负极，发生氧化反应，故A正确；B．铜作正极，电极上有氢气产生：2H++2e-=H2↑，故B错误；C．电子由负极流向正极，即从锌电极经导线流向铜电极，故C错误；D．原电池工作一段时间后，正极反应为：2H++2e-=H2↑，则溶液的c(H+)变小，故D错误。故选A。【练2】（2021·安徽省泗县第一中学高二开学考试）关于如图所示的原电池，下列说法正确的是A．盐桥中的阳离子向硫酸铜溶液中迁移B．可以用铜导线替代图中的盐桥C．铜电极发生氧化反应，其电极反应是D．取出盐桥后，电流表仍会偏转，锌电极在反应后质量减少【答案】A【分析】原电池中，较活泼金属作负极，作负极，失去电子，发生氧化反应，作正极，得到电子，发生还原反应，负极电极反应为：，正极电极反应为：，电子从负极沿导线流向正极，盐桥中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。【详解】A．盐桥中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以盐桥中的阳离子向硫酸铜溶液中迁移，A正确；B．盐桥中是离子导体、采用离子导体联通2个半电池构成闭合回路，铜是金属导体，不可以用铜导线替代图中的盐桥，B错误；C．作正极，发生还原反应，其电极反应是，C错误；D．取出盐桥后，取出盐桥后，不是闭合回路，没有电流产生，电流表不会偏转，D错误；答案选A。【练3】（2021·哈密市第八中学高二期末）在下图所示的柠檬水果电池中，外电路上的电子从电极Y流向电极X。若X为铅电极，则Y可能是A．锌 B．银 C．石墨 D．铜【答案】A【详解】在柠檬水果电池中，外电路上的电子从电极Y流向电极X，说明Y是负极，X是正极，Y的活动性比X强。根据金属活动性顺序表，可知活动性：Zn＞Cu＞Ag，石墨是非金属单质，失去电子能力比金属弱，因此若X为铅电极，则Y应该是活动性比铅强的金属锌，故合理选项是A。【练4】锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是（）A．铜电极上发生氧化反应B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO42-) 减小C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加D．阴离子、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡【答案】 C【练5】X、Y、Z、W四种金属片浸在稀盐酸中，用导线连接，可以组成原电池，实验结果如图所示：则四种金属的活动性由强到弱的顺序为（ ）A．Z＞Y＞X＞W B．Z＞X＞Y＞WC．Z＞Y＞W＞X D．Y＞Z＞X＞W【答案】 A【练6】（2021·牡丹江市第十五中学高一期中）如图所示：（1）铜与锌直接浸在同一电解质溶液中，形成了___________池，铜是___________极；锌是___________极；正极发生___________反应，负极发生___________反应。（2）写出电极反应式：正极：___________负极：___________。（3）溶液中的H+向___________极移动，溶液中的SO向___________极移动。（4）总反应的离子方程式___________。【答案】（1）原电池正负还原氧化（2）2H++2e-=H2↑Zn-2e-=Zn2+（3）正负（4）Zn+2H+=Zn2++H2↑【分析】（1）组成原电池的正负极，稀硫酸是电解质溶液，促成了闭合回路，故形成了原电池，自发的氧化还原反应为Zn+2H+=Zn2++H2，故Zn是负极，发生氧化反应；Cu是正极，发生还原反应。（2）正极上氢离子得电子生成氢气，故正极离子方程式为：2H++2e-=H2↑，负极是锌失电子生成锌离子，故负极离子方程式为：Zn-2e-=Zn2+。（3）电池中阳离子移向正极，阴离子移向负极，故H+向正极移动，溶液中的SO向负极移动。（4）总反应的离子方程式：Zn+2H+=Zn2++H2↑。【练7】（2021·福建三明一中）回答下列问题（1）请你将反应设计成原电池，并回答下列问题：①该电池的正极材料可以是___________，也可选用___________等代替。②画出你所设计的双液原电池的装置图，并标注出电极材料和电解质溶液。___________③写出电极反应式：负极___________，正极___________。④该电池负极材料质量减重3.2g，则电路中通过的电子的数目为___________。【答案】（1）Ag石墨(C)或Pt或（2）、、、、NaCl【分析】（1）①由可知，Cu失电子发生氧化反应作负极、不如Cu活泼的金属或导电的非金属作正极，FeCl3溶液为电解质溶液，则该电池的正极材料可以是Ag，也可选用石墨(C)或Pt；答案为Ag；石墨(C)或Pt。②由可知，Cu作负极，C棒作正极，电解质溶液为FeCl3溶液和CuSO4溶液，用盐桥相连接成闭合回路，双液原电池的装置图为；答案为。③由可知，该原电池中，负极的电极反应式为，正极的电极反应式为；答案为；。④该电池负极材料质量减重3.2g，则反应的Cu的物质的量为n(Cu)==0.05mol，由负极的电极反应式为可知，电路中通过的电子的数目为0.05×2×NA＝0.1NA或0.05×2×6.02×1023＝6.02×1022；答案为0.1NA或6.02×1022。 工作原理（反应方程式）负极（Zn）正极（Cu）总反应离子方程式：。电子移动方向由极经导线流向极（电流方向相反）。离子移动方向阳离子向极移动，阴离子向极移动。①不含盐桥②含盐桥
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