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人教版 (2019)选择性必修1第一节 原电池优秀导学案
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这是一份人教版 (2019)选择性必修1第一节 原电池优秀导学案，共17页。学案主要包含了学习目标，学习重难点，课前预习，课中探究，答题要点，记忆小口诀，对应练习1，对应训练2等内容，欢迎下载使用。
第一课时 原电池的工作原理
【学习目标】
认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用；
从氧化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理；
了解原电池及常见化学电源的工作原理，理解原电池的构造组成；
能分析、解释原电池的工作原理，能设计简单的原电池及创造性实验设计。
【学习重难点】
重点：原电池原理、盐桥的作用、探究能力的培养；
难点：原电池设计改进、探究能力的培养。
【课前预习】
旧知回顾
一、原电池的知识总结
1．定义：将 化学能 转化为电能的装置叫做 原电池_ 。
2．组成条件
（1）两个活泼性不同的电极
【注意】①其中一个电极的金属性相对较活泼，另一个相对较不活泼，如：金属与金属、金属与非金属。
②燃料电池中两极选石墨或铂电极。
（2）电解质溶液
（3）电极用导线相连并插入电解液，构成闭合回路
（4）自发的氧化还原反应
3．原电池中电子流向、电流的流向及离子的迁移方向
外电路中电子的流向：负极——导线——正极
外电路中电流的流向：正极——导线——负极
内电路中离子的迁移：阴离子移向负极溶液，阳离子移向正极溶液。
【课中探究】
情境导入：我们生活中无处不见电池的使用，户外运动检测的电子手表；手机、笔记本电脑很多家用电器都需要使用电池；还有近几年推行的环保交通工具，电动汽车，它的主要核心就是在电池的技术，那么大家知道电池的能量是如何转化的吗？
一、原电池原理（铜锌原电池为例）
活动1、铜锌原电池原理的梳理
任务1： 实验演示：将锌片和铜片分别用夹子夹好与电流表串联，再同时插入到盛有CuSO4溶液的烧杯中，如图所示：
【讨论1】
1.观察两电极的现象，电解质溶液的现象及电流表的读数如何变化？
【答题要点】
1.原电池工作中两极的现象：
①锌片逐渐溶解，铜片一极厚度变大，颜色仍是红色；
②CuSO4溶液颜色逐渐变浅；
③电流表的指针发生偏转。
【讨论2】
原电池工作时，电子，电流的移动方向及两极反应式的书写。
【答题要点】
1.原电池中电子流动方向和电流方向
①外电路：
电子的移动：由负极（Zn片）→导线→正极（Cu片）。
电流的移动：由正极（Cu片）→导线→负极（Zn片）。
②内电路：阳离子移向正极，阴离子移向负极。
【记忆小口诀】电子不下水（电子只在导线和电极移动，不可进入到溶液中）；
离子不上岸（离子会在电解质溶液中定向移动，不进入导线）
2.原电池两极的电极方程式
负极： 氧化 反应： Zn－2e-＝Zn2＋（较活泼金属）
正极： 还原 反应： 2H＋＋2e-＝H2↑（较不活泼金属）
总反应式： Zn+2H+=Zn2++H2↑
【对应练习1】按图所示装置，完成实验并回答下列问题：
（1）有关的实验现象是①锌片溶解，铜片 加厚变亮 ，CuSO4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。锌电极为 负 极，铜电极为 正 极。
②内电路：阳离子移向 正 极，阴离子移向 负 极。
（3）电极反应：负极反应式是 Zn－2e－===Zn2＋ ，发生 氧化 反应；正极反应式是 Cu2＋＋2e－===Cu ，发生 还原 反应；电池总反应的离子方程式是 Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu 。
【讨论3】
将化学能转化为电能，这种装置称为原电池，那么思考，原电池构成的条件有哪些呢？原电池中正负极如何判断？
【答题要点】
1.原电池构成的条件
①活泼性不同的两极；②电解质溶液；③闭合的回路；④自发的氧化还原反应。
2.原电池正、负极的判断方法
(1)氧化还原角度判断电极正负极
负极：氧化反应——还原剂——化合价升高（失电子）
正极：还原反应——氧化剂——化合价降低（得电子）
(2)根据外电路中电子流向或电流方向来判断
负极：电子流出或电流流入的一极；
正极：电子流入或电流流出的一极。
(3)根据内电路(电解质溶液中)中离子的迁移方向来判断
阳离子向正极移动；阴离子向负极移动
(4)根据原电池的两电极材料来判断
① 两种金属(或金属与非金属)组成的电极，则较活泼的金属作负极；
② 若只有一种电极与电解质溶液能反应，则能反应的电极作负极（Al-NaOH-Mg原电池）。
(5)根据电极质量/现象的变化来判断
负极：金属溶解，质量减少的电极；正极：有气泡或是电极质量增加。
【讨论4】
在掌握原电池原理的基础上，结合生活中的例子以及化学实验中的一些实验现象，思考原电池主要有哪些应用？
【答题要点】
原电池原理的主要应用
（1）加快氧化还原反应的速率：
当自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时可以加快反应速率。
例：在Zn与稀盐酸溶液反应时，加入少量CuCl2溶液能使产生H2的反应速率加快，因为锌、铜(是锌与CuCl2反应产生的)与稀盐酸构成了原电池。
（2）比较金属活动性的强弱
可以通过活泼性比较，负极的金属活动性比正极的金属活动性强。也可以通过电极反应现象进行比较，电极质量较少，作负极较活泼，有气体生成、电极质量不断增加或不变作正极，较不活泼。
【对应训练2】在如图所示的8个装置中，属于原电池的是
A．①④B．③④⑤
C．④⑧D．②④⑥⑦
【答案】C
【解析】A．由反应可知，在反应中，Zn被氧化，失电子，应为原电池负极，即X为负极Zn,在正极上得电子被还原，Y溶液中含有，A项正确；
B．电子由负极流向正极，即外电路中的电子由X电极流向Cu电极，B项正确；
C．Cu电极是电池的正极，发生电极反应为，发生还原反应，C项错误；
D．甲池中发生反应，阳离子向正极移动，则溶液中由甲池移向乙池，D项正确；
【对应训练3】某化学兴趣小组利用反应Zn＋2FeCl3===ZnCl2＋2FeCl2，设计了如图所示的原电池装置，下列说法正确的是( )
A．Zn为负极，发生还原反应
B．b电极反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
C．电子流动方向是a电极→FeCl3溶液→b电极
D．电池的正极材料可以选用石墨、铂电极，也可以用铜
【答案】D
【解析】根据Cl－的移动方向可知，b电极为负极，a电极为正极，根据电池反应式可知，Zn发生失电子的氧化反应，即b电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，A、B项错误；电子流动方向是b电极→导线→a电极，C项错误；正极材料的活泼性应比负极材料弱，D项正确。
【对应练习4】有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中，B为正极， 将C、D分别投入等浓度盐酸中，C比D反应剧烈。将铜浸入B的盐溶液里，无明显变化。 如果把铜浸入C的盐溶液里，有金属C析出。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是 ( )
A．DCAB B．DABC
C．DBAC D．ABCD
【答案】D
【解析】有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中，B为正极，则活泼性A＞B，将C、D分别投入等浓度盐酸中，C比D反应剧烈，则活泼性C＞D。将铜浸入B的盐溶液里，无明显变化，说明活泼性B＞Cu。如果把铜浸入C的盐溶液里，有金属C析出，则活泼性C＞Cu。因此它们的活动性由强到弱的顺序是A＞B＞C＞D，故D符合题意。综上所述，答案为D。
二、双液（盐桥）原电池原理学习
活动1： 讨论如何阻止少量的Cu2+会在Zn表面还原的，这样的装置我们如何设计？
任务1：结合我们学习过的原电池原理，按照课本【实验4-1】所示装置完成实验
1.引导同学认识新的实验仪器：盐桥
【过渡】介绍实验台上的装置，是一个装有饱和KCl和琼脂的装置，这个装置的作用是起到联通两个电解质溶液，所以我们称之为盐桥。下面我们按照教材P94页实验4-1，按下图所示装置完成实验，并回答下列问题：
【实验4-1】
将置有锌片的ZnSO4溶液和置有铜片的CuSO4溶液用一个盐桥连接起来，然后将锌片和铜片用导线连接，并在中间串联一个电流表，两池溶液我们选择用盐桥连接。
任务2：引导学生观察实验现象，①观察电流表指针的变化；②观察两电解质溶液颜色变化；③观察两电极质量，颜色变化；④观察取出盐桥后的实验现象；并总结归纳，填写下列表格：
【答题要点】
任务3：将同学分小组讨论，盐桥的组成以及作用是什么？
【答题要点】
1.盐桥的组成及作用：
（1）盐桥的组成
资料卡片：盐桥——常见的盐桥是一个倒置的U形管，含有琼胶的KCl饱和溶液，含有K+与Cl-，其中的琼胶是一种含水丰富的凝胶，离子在其中既可以运动，又能起固定作用。
（2）盐桥的作用
盐桥在原电池的两个半电池中起到桥梁的作用，负极金属锌失电子形成锌离子进入溶液，阳离子数增加，盐桥中的阴离子Cl-移向负极进入溶液，使负极区硫酸锌溶液保持电中性，盐桥中的阳离子K+就移向正极进入溶液，使正极区硫酸铜溶液保持电中性，保证电子长时间在外电路作定向移动，形成稳定的电流。
活动2、双液原电池的工作原理
任务1：根据所学习的原电池原理，分组讨论并总结盐桥原电池中电子的、离子的移动方向？
【答题要点】
电子的移动方向：电子由Zn失去，经导线流向Cu电极。
离子的移动方向：
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)，使氧化还原反应持续进行，不断的产生电流。
任务2：分析单液原电池和盐桥原电池装置特点，以及盐桥电池的优势是哪些。
【问题1】从装置结构讨论两池的差别
【答题要点】
1.原电池的两个装置的比较 (以铜锌原电池为例)
【问题2】引导学生总结盐桥原电池的优势：
【答题要点】
单液原电池中的还原剂Zn与氧化剂Cu2＋直接接触，氧化剂与还原剂直接接触，易造成能量损耗；而双液原电池（盐桥）中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区，能避免能量损耗。使氧化反应和还原反应分别在两个半电池中进行，Zn与ZnSO4(aq)组成的锌半电池；Cu与CuSO4(aq)组成的铜半电池。
【对应训练5】锌铜原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是( )
A．正极反应式为Zn-2e-=Zn2+ B．电池总反应为Zn+Cu2+=Zn2++Cu
C．在外电路中，电流从负极流向正极 D．盐桥中的K+移向ZnSO4溶液
【答案】B
【解析】Zn为活泼金属，作负极，故Zn-2e-=Zn2+是负极反应式，A项错误；在外电路中，电流从正极流向负极，电子从负极流向正极，C项错误；盐桥中的K+移向消耗Cu2+的CuSO4溶液中，D项错误。
【对应训练6】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．锌电极发生氧化反应；铜电极发生还原反应，其电极反应式为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
【解析】锌片作负极，铜片作正极，电子从负极流向正极，A项正确；盐桥中的阴离子向负极移动，B项错误；负极发生氧化反应，正极发生还原反应，铜电极发生的反应为Cu2++2e-=Cu，C项错误；取出盐桥后不能形成原电池，铜电极在反应后质量增加，D项错误。
【对应训练7】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．锌电极发生氧化反应；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
【解析】 锌片作负极，铜片作正极，电子从负极流向正极，A选项正确；盐桥中的阴离子向负极移动，B选项错误；负极发生氧化反应，正极发生还原反应，铜电极发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu，C选项错误；取出盐桥后不能形成原电池，铜电极在反应后质量增加，D选项错误。
【对应训练8】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．铜片是负极，发生还原反应
C．开始时，银片上发生的反应是Ag－e-=Ag＋
D．将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池总反应相同
【答案】D
【分析】根据题中装置，原电池的总反应为Cu+2Ag+=Cu2++2Ag，即铜片为负极，银片为正极，根据原电池工作原理进行分析；
【详解】A．根据原电池工作原理，电子从铜片经电流计流向银片，电子不通过盐桥，故A错误；
B．根据上述分析，铜片是负极，根据原电池工作原理，负极上失去电子，发生氧化反应，故B错误；
C．银片为正极，电极反应式为Ag++e-=Ag，故C错误；
D．铜比银活泼，将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应方程式为Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag，与该原电池总反应相同，故D正确；
三、原电池的设计学习
【导入】根据原电池工作原理，判断该氧化还原反应2Fe3+＋Cu===2Fe2+＋Cu2+能否设计原电池，并写出电极反应式，同时设计单液原电池和双液原电池，画出此原电池的装置简图。
【要点分析】
1.原电池电极的选取：通过分析总电极反应式：2Fe3+＋Cu===2Fe2+＋Cu2+
负极：氧化反应——还原剂——化合价升高（失电子），所以选择Cu作为电极；
正极：还原反应——氧化剂——化合价降低（得电子），可以选择石墨作为电极；
2.电解质溶液的选择：通过分析总电极反应式：2Fe3+＋Cu===2Fe2+＋Cu2+
2Fe3+得电子，选择含有2Fe3+的溶液作为与负极反应的电解质溶液。
活动1、单液原电池的设计
任务1：单液原电池的设计，从电极的选取，电极反应式的书写考虑问题，进行总结。
【答题要点】
任务2： 在掌握了原电池的工作原理基础上，引导学生将2Fe3+＋Cu===2Fe2+＋Cu2+设计成盐桥原电池的装置。
【答题要点】
【对应训练9】如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是( )
A．电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的负极
B．该原电池的总反应为2Fe3+＋Cu=Cu2+＋2Fe2+
C．电极Ⅱ的电极反应为Cu2+＋2e-=Cu
D．盐桥中装有含琼胶的氯化钾饱和溶液，其作用是传递电子
【答案】B
【解析】在该原电池中，存在自发的氧化还原反应2Fe3+＋Cu=Cu2+＋2Fe2+，故电极Ⅱ是负极，电极反应式为Cu-2e-=Cu2+，电极Ⅰ是正极，电极反应式为Fe3+＋e-=Fe2+。A项， 电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的正极，故A错误；B项， 该原电池的总反应为2Fe3+＋Cu=Cu2+＋2Fe2+，故B正确；C项， 电极Ⅱ的电极反应为Cu-2e-=Cu2+，故C错误；D项，盐桥中装有含琼胶的氯化钾饱和溶液，其作用是传递阴、阳离子，而不是电子，故D错误；故选B。
【对应训练10】某原电池的工作原理如图所示，总反应为Zn+2NH4+=Zn2++2NH3↑+H2↑，下列说法正确的是( )
A．石墨为电池的负极
B．电池工作时Zn逐渐被消耗
C．电子由石墨电极经外电路流向Zn电极
D．反应2NH4++2e-=2NH3↑+H2↑在负极上发生
【答案】B
【解析】A项，有总反应为Zn+2NH4+=Zn2++2NH3↑+H2↑知，锌元素的化合价升高失去电子被氧化，作负极，石墨是正极，故A错误；B项，有总反应为Zn+2NH4+=Zn2++2NH3↑+H2↑可知，锌逐渐被消耗 ，故B正确；C项，有A分析可知，锌是负极，石墨是正极，电子有负极经外电路流向正极，即电子有锌经外电路流向石墨 ，故C错误；D项，在原电池中，正极发生还原反应，则反应2NH4++2e-=2NH3↑+H2↑在正极上发生，故D错误；故选B。
活动2、含离子交换膜的电池
任务1：引导学习含离子交换膜的电池，这一部分只是简单认识该装置。
【思考】盐桥原电池电流弱的原因？
装置特点：两电极分别在两池，离子通过盐桥移动，所以距离长。由于盐桥的体积有限，所以离子容量小，那我们如何改进你呢？
【回答要点】
1.离子交换膜的定义：阴离子交换膜只允许阴离子通过，阳离子交换膜只允许阳离子通过以及展现含有离子交换膜的装置。
2. 离含离子交换膜的电池作用：可以解决盐桥电池电流强度逐渐变小的问题。
2.原电池装置的演变过程：
【对应训练11】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(SOeq \\al(2－,4))减小
C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加
D．阴、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
【解析】 A项，由锌的活泼性大于铜，可知铜电极为正极，在正极上Cu2＋得电子发生还原反应生成Cu，错误；B项，由于阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故甲池的c(SOeq \\al(2－,4))不变，错误；C项，在乙池中Cu2＋＋2e－===Cu，同时甲池中的Zn2＋通过阳离子交换膜进入乙池中，由于M(Zn2＋)>M(Cu2＋)，故乙池溶液的总质量增加，正确；D项，阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，电解过程中Zn2＋通过阳离子交换膜移向正极保持溶液中电荷平衡，阴离子是不能通过交换膜的，错误。
课 后 作 业 练 习
【例1】 考点：原电池装置的判断 难度：☆☆
下列装置中，能构成原电池的是( )
【答案】D
【解析】酒精为非电解质，A错误；选项B中未使用盐桥，没有形成闭合回路；C项中两个电极材料相同，不能形成原电池。依据原电池的构成条件可知D正确。
【例2】 考点：原电池正负极的判断 难度：☆☆
下列有关原电池的电极名称的叙述错误的是( )
A．发生氧化反应的一极为负极 B．正极为电子流入的一极
C．比较不活泼的金属为负极 D．电流流出的一极为正极
【答案】C
【解析】原电池中相对活泼的金属为负极，发生氧化反应；相对不活泼的金属(或非金属导体)为正极，发生还原反应。
【例3】 考点：原电池原理综合的判断 难度：☆☆☆☆
原电池的正负极不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，则下列说法正确的是（ ）
A．Al、Cu、浓硝酸组成的原电池，刚开始时负极的电极反应式为
B．Mg、Al、NaOH溶液组成的原电池，负极的电极反应式为Al-3e-+4OH-==AlO2-+2H2O
C．由Fe、Cu、浓硝酸组成的原电池，刚开始时负极的电极反应式为Fe-3e-==Fe3+
D．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池，负极的电极反应式为Cu-2e-==Cu2+
【答案】B
【解析】A. Al、Cu、浓硝酸组成的原电池，刚开始时，铝被钝化，铜作负极，铝作正极，负极的电极反应式为Cu-2e-==Cu2+，错误；B.由Mg、Al、NaOH溶液组成的原电池，Al作负极，Mg作正极，负极的电极反应式为Al-3e-+4OH-==AlO2-+2H2O，正确；C.由Fe、cu、浓硝酸组成的原电池，刚开始时，Fe被钝化，Fe作正极，Cu作负极，负极的电极反应式为Cu-2e-==Cu2+，错误；D.该原电池中，Fe易失去电子而作负极，Cu作正极，其负极的电极反应式为Fe-3e-==Fe3+，错误；故选B。
【例4】 考点：原电池应用的考察 难度：☆☆☆
有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：
由此可判断这四种金属的活动性顺序是( )
A．a>b>c>d B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a>b>d>c
【答案】C
【解析】把四个实验从左到右分别编号为①、②、③、④，则由实验①可知，a作原电池负极，b作原电池正极，金属活动性：a>b；由实验②可知，b极有气体产生，c极无变化，则活动性：b>c；由实验③可知，d极溶解，c极有气体产生，c作正极，则活动性：d>c；由实验④可知，电流从a极流向d极，则d极为原电池负极，a极为原电池正极，则活动性：d>a；综上所述可知活动性：d>a>b>c，故选C。
【例5】 考点：双液原电池原理的判断 难度：☆☆☆
锌铜原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是( )
A．正极反应式为Zn-2e-=Zn2+ B．电池总反应为Zn+Cu2+=Zn2++Cu
C．在外电路中，电流从负极流向正极 D．盐桥中的K+移向ZnSO4溶液
【答案】B
【解析】Zn为活泼金属，作负极，故Zn-2e-=Zn2+是负极反应式，A项错误；在外电路中，电流从正极流向负极，电子从负极流向正极，C项错误；盐桥中的K+移向消耗Cu2+的CuSO4溶液中，D项错误。
【例6】 考点：原电池设计的考察 难度：☆☆☆
某化学兴趣小组利用反应Zn＋2FeCl3===ZnCl2＋2FeCl2，设计了如图所示的原电池装置，下列说法正确的是( )
A．Zn为负极，发生还原反应
B．b电极反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
C．电子流动方向是a电极→FeCl3溶液→b电极
D．电池的正极材料可以选用石墨、铂电极，也可以用铜
【答案】D
【解析】根据Cl－的移动方向可知，b电极为负极，a电极为正极，根据电池反应式可知，Zn发生失电子的氧化反应，即b电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，A、B项错误；电子流动方向是b电极→导线→a电极，C项错误；正极材料的活泼性应比负极材料弱，D项正确。
【例7】 考点：原电池设计的考察 难度：☆☆☆☆
某原电池的工作原理如图所示，总反应为Zn+2NH4+=Zn2++2NH3↑+H2↑，下列说法正确的是( )
A．石墨为电池的负极
B．电池工作时Zn逐渐被消耗
C．电子由石墨电极经外电路流向Zn电极
D．反应2NH4++2e-=2NH3↑+H2↑在负极上发生
【答案】B
【解析】A项，有总反应为Zn+2NH4+=Zn2++2NH3↑+H2↑知，锌元素的化合价升高失去电子被氧化，作负极，石墨是正极，故A错误；B项，有总反应为Zn+2NH4+=Zn2++2NH3↑+H2↑可知，锌逐渐被消耗 ，故B正确；C项，有A分析可知，锌是负极，石墨是正极，电子有负极经外电路流向正极，即电子有锌经外电路流向石墨 ，故C错误；D项，在原电池中，正极发生还原反应，则反应2NH4++2e-=2NH3↑+H2↑在正极上发生，故D错误；故选B。
【例8】 考点：盐桥原电池设计的考察 难度：☆☆☆☆
如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是( )
A．电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的负极
B．该原电池的总反应为2Fe3+＋Cu=Cu2+＋2Fe2+
C．电极Ⅱ的电极反应为Cu2+＋2e-=Cu
D．盐桥中装有含琼胶的氯化钾饱和溶液，其作用是传递电子
【答案】B
【解析】在该原电池中，存在自发的氧化还原反应2Fe3+＋Cu=Cu2+＋2Fe2+，故电极Ⅱ是负极，电极反应式为Cu-2e-=Cu2+，电极Ⅰ是正极，电极反应式为Fe3+＋e-=Fe2+。A项， 电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的正极，故A错误；B项， 该原电池的总反应为2Fe3+＋Cu=Cu2+＋2Fe2+，故B正确；C项， 电极Ⅱ的电极反应为Cu-2e-=Cu2+，故C错误；D项，盐桥中装有含琼胶的氯化钾饱和溶液，其作用是传递阴、阳离子，而不是电子，故D错误；故选B。
【例9】 考点：原电池原理的综合考察 难度：☆☆
由铁片、铜片和200 mL稀硫酸构成的原电池如图所示。
(1)原电池的负极反应式为 ，正极反应式为 。
(2)电流的方向是 。
(3)一段时间后，当在铜片上放出1.68 L(标准状况)气体时，消耗 g铁。
【答案】(1)Fe-2e-=Fe2+ 2H++2e-=H2↑ (2)由Cu极流向Fe极 (3)4.2
【解析】(3)铜电极反应式为2H++2e-=H2↑，n(H2)=1.68 L22.4 L·ml-1=0.075 ml，转移0.15 ml电子，负极发生反应Fe-2e-=Fe2+，则消耗0.075 ml Fe，质量为0.075 ml×56 g·ml-1=4.2 g。
【例10】 考点：盐桥原电池原理的综合考察 难度：☆☆
依据氧化还原反应：2Ag+(aq)+Cu(s)=2Ag(s)+Cu2+(aq)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)银电极为电池的 极，发生的电极反应为 ；X电极上发生的电极反应为 。
(3)外电路中的电子从 电极流向 电极。
【答案】(1)Cu AgNO3溶液
(2)正 2Ag++2e-=2Ag(或Ag++e-=Ag) Cu-2e-=Cu2+
(3)Cu(或负) Ag(或正)
【解析】该原电池的电池总反应为2Ag+(aq)+Cu(s)=2Ag(s)+Cu2+(aq)，由此可知X极是铜，作负极，银作正极，Y应是AgNO3溶液。电子从原电池的负极经导线流向正极，即从铜电极流向银电极。
实验步骤
实验现象
①不用盐桥，Cu、Zn用导线连起来，并在导线间接电流表分别插入 CuSO4和ZnSO4溶液
②使用盐桥，Cu、Zn用导线连起来，并在导线间接电流表分别插入 CuSO4和ZnSO4溶液
③利用上述完整装置，将ZnSO4溶液和CuSO4溶液交换
实验步骤
实验现象
①不用盐桥，Cu、Zn用导线连起来，并在导线间接电流表分别插入 CuSO4和ZnSO4溶液
电流表指针不发生偏转，无电流产生。
②使用盐桥，Cu、Zn用导线连起来，并在导线间接电流表分别插入 CuSO4和ZnSO4溶液
①锌片溶解，铜片加厚变亮；②电流表指针发生偏转；③CuSO4溶液的颜色变浅。
③利用上述完整装置，将ZnSO4溶液和CuSO4溶液交换
①锌片有红（或黑）色物质生成，铜片上无明显现象；②电流表指针不发生偏转；③CuSO4溶液的颜色变浅。
单液原电池
电池
装置
负极
电极- Cu ； 电极反应式：Cu－2e－===Cu2＋
正极
电极-石墨； 电极反应式：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
电解质溶液
电解质溶液选择FeCl3溶液。
双液原电池
电池
装置
负极
电极- Cu ； 电极反应式：Cu－2e－===Cu2＋
正极
电极-石墨； 电极反应式：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
电解质溶液
正极（石墨）插入的电解质溶液FeCl3溶液，负极（Cu）插入的电解质溶液选择CuCl2溶液。
实验
实验1
实验2
实验3
实验4
装置
部分实验现象
a极质量减小；
b极质量增加
b极有气体产生；
c极无变化
d极溶解；
c极有气体产生
电流从a极流向d极
第一课时 原电池的工作原理
【学习目标】
认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用；
从氧化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理；
了解原电池及常见化学电源的工作原理，理解原电池的构造组成；
能分析、解释原电池的工作原理，能设计简单的原电池及创造性实验设计。
【学习重难点】
重点：原电池原理、盐桥的作用、探究能力的培养；
难点：原电池设计改进、探究能力的培养。
【课前预习】
旧知回顾
一、原电池的知识总结
1．定义：将 化学能 转化为电能的装置叫做 原电池_ 。
2．组成条件
（1）两个活泼性不同的电极
【注意】①其中一个电极的金属性相对较活泼，另一个相对较不活泼，如：金属与金属、金属与非金属。
②燃料电池中两极选石墨或铂电极。
（2）电解质溶液
（3）电极用导线相连并插入电解液，构成闭合回路
（4）自发的氧化还原反应
3．原电池中电子流向、电流的流向及离子的迁移方向
外电路中电子的流向：负极——导线——正极
外电路中电流的流向：正极——导线——负极
内电路中离子的迁移：阴离子移向负极溶液，阳离子移向正极溶液。
【课中探究】
情境导入：我们生活中无处不见电池的使用，户外运动检测的电子手表；手机、笔记本电脑很多家用电器都需要使用电池；还有近几年推行的环保交通工具，电动汽车，它的主要核心就是在电池的技术，那么大家知道电池的能量是如何转化的吗？
一、原电池原理（铜锌原电池为例）
活动1、铜锌原电池原理的梳理
任务1： 实验演示：将锌片和铜片分别用夹子夹好与电流表串联，再同时插入到盛有CuSO4溶液的烧杯中，如图所示：
【讨论1】
1.观察两电极的现象，电解质溶液的现象及电流表的读数如何变化？
【答题要点】
1.原电池工作中两极的现象：
①锌片逐渐溶解，铜片一极厚度变大，颜色仍是红色；
②CuSO4溶液颜色逐渐变浅；
③电流表的指针发生偏转。
【讨论2】
原电池工作时，电子，电流的移动方向及两极反应式的书写。
【答题要点】
1.原电池中电子流动方向和电流方向
①外电路：
电子的移动：由负极（Zn片）→导线→正极（Cu片）。
电流的移动：由正极（Cu片）→导线→负极（Zn片）。
②内电路：阳离子移向正极，阴离子移向负极。
【记忆小口诀】电子不下水（电子只在导线和电极移动，不可进入到溶液中）；
离子不上岸（离子会在电解质溶液中定向移动，不进入导线）
2.原电池两极的电极方程式
负极： 氧化 反应： Zn－2e-＝Zn2＋（较活泼金属）
正极： 还原 反应： 2H＋＋2e-＝H2↑（较不活泼金属）
总反应式： Zn+2H+=Zn2++H2↑
【对应练习1】按图所示装置，完成实验并回答下列问题：
（1）有关的实验现象是①锌片溶解，铜片 加厚变亮 ，CuSO4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。锌电极为 负 极，铜电极为 正 极。
②内电路：阳离子移向 正 极，阴离子移向 负 极。
（3）电极反应：负极反应式是 Zn－2e－===Zn2＋ ，发生 氧化 反应；正极反应式是 Cu2＋＋2e－===Cu ，发生 还原 反应；电池总反应的离子方程式是 Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu 。
【讨论3】
将化学能转化为电能，这种装置称为原电池，那么思考，原电池构成的条件有哪些呢？原电池中正负极如何判断？
【答题要点】
1.原电池构成的条件
①活泼性不同的两极；②电解质溶液；③闭合的回路；④自发的氧化还原反应。
2.原电池正、负极的判断方法
(1)氧化还原角度判断电极正负极
负极：氧化反应——还原剂——化合价升高（失电子）
正极：还原反应——氧化剂——化合价降低（得电子）
(2)根据外电路中电子流向或电流方向来判断
负极：电子流出或电流流入的一极；
正极：电子流入或电流流出的一极。
(3)根据内电路(电解质溶液中)中离子的迁移方向来判断
阳离子向正极移动；阴离子向负极移动
(4)根据原电池的两电极材料来判断
① 两种金属(或金属与非金属)组成的电极，则较活泼的金属作负极；
② 若只有一种电极与电解质溶液能反应，则能反应的电极作负极（Al-NaOH-Mg原电池）。
(5)根据电极质量/现象的变化来判断
负极：金属溶解，质量减少的电极；正极：有气泡或是电极质量增加。
【讨论4】
在掌握原电池原理的基础上，结合生活中的例子以及化学实验中的一些实验现象，思考原电池主要有哪些应用？
【答题要点】
原电池原理的主要应用
（1）加快氧化还原反应的速率：
当自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时可以加快反应速率。
例：在Zn与稀盐酸溶液反应时，加入少量CuCl2溶液能使产生H2的反应速率加快，因为锌、铜(是锌与CuCl2反应产生的)与稀盐酸构成了原电池。
（2）比较金属活动性的强弱
可以通过活泼性比较，负极的金属活动性比正极的金属活动性强。也可以通过电极反应现象进行比较，电极质量较少，作负极较活泼，有气体生成、电极质量不断增加或不变作正极，较不活泼。
【对应训练2】在如图所示的8个装置中，属于原电池的是
A．①④B．③④⑤
C．④⑧D．②④⑥⑦
【答案】C
【解析】A．由反应可知，在反应中，Zn被氧化，失电子，应为原电池负极，即X为负极Zn,在正极上得电子被还原，Y溶液中含有，A项正确；
B．电子由负极流向正极，即外电路中的电子由X电极流向Cu电极，B项正确；
C．Cu电极是电池的正极，发生电极反应为，发生还原反应，C项错误；
D．甲池中发生反应，阳离子向正极移动，则溶液中由甲池移向乙池，D项正确；
【对应训练3】某化学兴趣小组利用反应Zn＋2FeCl3===ZnCl2＋2FeCl2，设计了如图所示的原电池装置，下列说法正确的是( )
A．Zn为负极，发生还原反应
B．b电极反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
C．电子流动方向是a电极→FeCl3溶液→b电极
D．电池的正极材料可以选用石墨、铂电极，也可以用铜
【答案】D
【解析】根据Cl－的移动方向可知，b电极为负极，a电极为正极，根据电池反应式可知，Zn发生失电子的氧化反应，即b电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，A、B项错误；电子流动方向是b电极→导线→a电极，C项错误；正极材料的活泼性应比负极材料弱，D项正确。
【对应练习4】有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中，B为正极， 将C、D分别投入等浓度盐酸中，C比D反应剧烈。将铜浸入B的盐溶液里，无明显变化。 如果把铜浸入C的盐溶液里，有金属C析出。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是 ( )
A．DCAB B．DABC
C．DBAC D．ABCD
【答案】D
【解析】有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中，B为正极，则活泼性A＞B，将C、D分别投入等浓度盐酸中，C比D反应剧烈，则活泼性C＞D。将铜浸入B的盐溶液里，无明显变化，说明活泼性B＞Cu。如果把铜浸入C的盐溶液里，有金属C析出，则活泼性C＞Cu。因此它们的活动性由强到弱的顺序是A＞B＞C＞D，故D符合题意。综上所述，答案为D。
二、双液（盐桥）原电池原理学习
活动1： 讨论如何阻止少量的Cu2+会在Zn表面还原的，这样的装置我们如何设计？
任务1：结合我们学习过的原电池原理，按照课本【实验4-1】所示装置完成实验
1.引导同学认识新的实验仪器：盐桥
【过渡】介绍实验台上的装置，是一个装有饱和KCl和琼脂的装置，这个装置的作用是起到联通两个电解质溶液，所以我们称之为盐桥。下面我们按照教材P94页实验4-1，按下图所示装置完成实验，并回答下列问题：
【实验4-1】
将置有锌片的ZnSO4溶液和置有铜片的CuSO4溶液用一个盐桥连接起来，然后将锌片和铜片用导线连接，并在中间串联一个电流表，两池溶液我们选择用盐桥连接。
任务2：引导学生观察实验现象，①观察电流表指针的变化；②观察两电解质溶液颜色变化；③观察两电极质量，颜色变化；④观察取出盐桥后的实验现象；并总结归纳，填写下列表格：
【答题要点】
任务3：将同学分小组讨论，盐桥的组成以及作用是什么？
【答题要点】
1.盐桥的组成及作用：
（1）盐桥的组成
资料卡片：盐桥——常见的盐桥是一个倒置的U形管，含有琼胶的KCl饱和溶液，含有K+与Cl-，其中的琼胶是一种含水丰富的凝胶，离子在其中既可以运动，又能起固定作用。
（2）盐桥的作用
盐桥在原电池的两个半电池中起到桥梁的作用，负极金属锌失电子形成锌离子进入溶液，阳离子数增加，盐桥中的阴离子Cl-移向负极进入溶液，使负极区硫酸锌溶液保持电中性，盐桥中的阳离子K+就移向正极进入溶液，使正极区硫酸铜溶液保持电中性，保证电子长时间在外电路作定向移动，形成稳定的电流。
活动2、双液原电池的工作原理
任务1：根据所学习的原电池原理，分组讨论并总结盐桥原电池中电子的、离子的移动方向？
【答题要点】
电子的移动方向：电子由Zn失去，经导线流向Cu电极。
离子的移动方向：
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)，使氧化还原反应持续进行，不断的产生电流。
任务2：分析单液原电池和盐桥原电池装置特点，以及盐桥电池的优势是哪些。
【问题1】从装置结构讨论两池的差别
【答题要点】
1.原电池的两个装置的比较 (以铜锌原电池为例)
【问题2】引导学生总结盐桥原电池的优势：
【答题要点】
单液原电池中的还原剂Zn与氧化剂Cu2＋直接接触，氧化剂与还原剂直接接触，易造成能量损耗；而双液原电池（盐桥）中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区，能避免能量损耗。使氧化反应和还原反应分别在两个半电池中进行，Zn与ZnSO4(aq)组成的锌半电池；Cu与CuSO4(aq)组成的铜半电池。
【对应训练5】锌铜原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是( )
A．正极反应式为Zn-2e-=Zn2+ B．电池总反应为Zn+Cu2+=Zn2++Cu
C．在外电路中，电流从负极流向正极 D．盐桥中的K+移向ZnSO4溶液
【答案】B
【解析】Zn为活泼金属，作负极，故Zn-2e-=Zn2+是负极反应式，A项错误；在外电路中，电流从正极流向负极，电子从负极流向正极，C项错误；盐桥中的K+移向消耗Cu2+的CuSO4溶液中，D项错误。
【对应训练6】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．锌电极发生氧化反应；铜电极发生还原反应，其电极反应式为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
【解析】锌片作负极，铜片作正极，电子从负极流向正极，A项正确；盐桥中的阴离子向负极移动，B项错误；负极发生氧化反应，正极发生还原反应，铜电极发生的反应为Cu2++2e-=Cu，C项错误；取出盐桥后不能形成原电池，铜电极在反应后质量增加，D项错误。
【对应训练7】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．锌电极发生氧化反应；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
【解析】 锌片作负极，铜片作正极，电子从负极流向正极，A选项正确；盐桥中的阴离子向负极移动，B选项错误；负极发生氧化反应，正极发生还原反应，铜电极发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu，C选项错误；取出盐桥后不能形成原电池，铜电极在反应后质量增加，D选项错误。
【对应训练8】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．铜片是负极，发生还原反应
C．开始时，银片上发生的反应是Ag－e-=Ag＋
D．将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池总反应相同
【答案】D
【分析】根据题中装置，原电池的总反应为Cu+2Ag+=Cu2++2Ag，即铜片为负极，银片为正极，根据原电池工作原理进行分析；
【详解】A．根据原电池工作原理，电子从铜片经电流计流向银片，电子不通过盐桥，故A错误；
B．根据上述分析，铜片是负极，根据原电池工作原理，负极上失去电子，发生氧化反应，故B错误；
C．银片为正极，电极反应式为Ag++e-=Ag，故C错误；
D．铜比银活泼，将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应方程式为Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag，与该原电池总反应相同，故D正确；
三、原电池的设计学习
【导入】根据原电池工作原理，判断该氧化还原反应2Fe3+＋Cu===2Fe2+＋Cu2+能否设计原电池，并写出电极反应式，同时设计单液原电池和双液原电池，画出此原电池的装置简图。
【要点分析】
1.原电池电极的选取：通过分析总电极反应式：2Fe3+＋Cu===2Fe2+＋Cu2+
负极：氧化反应——还原剂——化合价升高（失电子），所以选择Cu作为电极；
正极：还原反应——氧化剂——化合价降低（得电子），可以选择石墨作为电极；
2.电解质溶液的选择：通过分析总电极反应式：2Fe3+＋Cu===2Fe2+＋Cu2+
2Fe3+得电子，选择含有2Fe3+的溶液作为与负极反应的电解质溶液。
活动1、单液原电池的设计
任务1：单液原电池的设计，从电极的选取，电极反应式的书写考虑问题，进行总结。
【答题要点】
任务2： 在掌握了原电池的工作原理基础上，引导学生将2Fe3+＋Cu===2Fe2+＋Cu2+设计成盐桥原电池的装置。
【答题要点】
【对应训练9】如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是( )
A．电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的负极
B．该原电池的总反应为2Fe3+＋Cu=Cu2+＋2Fe2+
C．电极Ⅱ的电极反应为Cu2+＋2e-=Cu
D．盐桥中装有含琼胶的氯化钾饱和溶液，其作用是传递电子
【答案】B
【解析】在该原电池中，存在自发的氧化还原反应2Fe3+＋Cu=Cu2+＋2Fe2+，故电极Ⅱ是负极，电极反应式为Cu-2e-=Cu2+，电极Ⅰ是正极，电极反应式为Fe3+＋e-=Fe2+。A项， 电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的正极，故A错误；B项， 该原电池的总反应为2Fe3+＋Cu=Cu2+＋2Fe2+，故B正确；C项， 电极Ⅱ的电极反应为Cu-2e-=Cu2+，故C错误；D项，盐桥中装有含琼胶的氯化钾饱和溶液，其作用是传递阴、阳离子，而不是电子，故D错误；故选B。
【对应训练10】某原电池的工作原理如图所示，总反应为Zn+2NH4+=Zn2++2NH3↑+H2↑，下列说法正确的是( )
A．石墨为电池的负极
B．电池工作时Zn逐渐被消耗
C．电子由石墨电极经外电路流向Zn电极
D．反应2NH4++2e-=2NH3↑+H2↑在负极上发生
【答案】B
【解析】A项，有总反应为Zn+2NH4+=Zn2++2NH3↑+H2↑知，锌元素的化合价升高失去电子被氧化，作负极，石墨是正极，故A错误；B项，有总反应为Zn+2NH4+=Zn2++2NH3↑+H2↑可知，锌逐渐被消耗 ，故B正确；C项，有A分析可知，锌是负极，石墨是正极，电子有负极经外电路流向正极，即电子有锌经外电路流向石墨 ，故C错误；D项，在原电池中，正极发生还原反应，则反应2NH4++2e-=2NH3↑+H2↑在正极上发生，故D错误；故选B。
活动2、含离子交换膜的电池
任务1：引导学习含离子交换膜的电池，这一部分只是简单认识该装置。
【思考】盐桥原电池电流弱的原因？
装置特点：两电极分别在两池，离子通过盐桥移动，所以距离长。由于盐桥的体积有限，所以离子容量小，那我们如何改进你呢？
【回答要点】
1.离子交换膜的定义：阴离子交换膜只允许阴离子通过，阳离子交换膜只允许阳离子通过以及展现含有离子交换膜的装置。
2. 离含离子交换膜的电池作用：可以解决盐桥电池电流强度逐渐变小的问题。
2.原电池装置的演变过程：
【对应训练11】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(SOeq \\al(2－,4))减小
C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加
D．阴、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
【解析】 A项，由锌的活泼性大于铜，可知铜电极为正极，在正极上Cu2＋得电子发生还原反应生成Cu，错误；B项，由于阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故甲池的c(SOeq \\al(2－,4))不变，错误；C项，在乙池中Cu2＋＋2e－===Cu，同时甲池中的Zn2＋通过阳离子交换膜进入乙池中，由于M(Zn2＋)>M(Cu2＋)，故乙池溶液的总质量增加，正确；D项，阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，电解过程中Zn2＋通过阳离子交换膜移向正极保持溶液中电荷平衡，阴离子是不能通过交换膜的，错误。
课 后 作 业 练 习
【例1】 考点：原电池装置的判断 难度：☆☆
下列装置中，能构成原电池的是( )
【答案】D
【解析】酒精为非电解质，A错误；选项B中未使用盐桥，没有形成闭合回路；C项中两个电极材料相同，不能形成原电池。依据原电池的构成条件可知D正确。
【例2】 考点：原电池正负极的判断 难度：☆☆
下列有关原电池的电极名称的叙述错误的是( )
A．发生氧化反应的一极为负极 B．正极为电子流入的一极
C．比较不活泼的金属为负极 D．电流流出的一极为正极
【答案】C
【解析】原电池中相对活泼的金属为负极，发生氧化反应；相对不活泼的金属(或非金属导体)为正极，发生还原反应。
【例3】 考点：原电池原理综合的判断 难度：☆☆☆☆
原电池的正负极不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，则下列说法正确的是（ ）
A．Al、Cu、浓硝酸组成的原电池，刚开始时负极的电极反应式为
B．Mg、Al、NaOH溶液组成的原电池，负极的电极反应式为Al-3e-+4OH-==AlO2-+2H2O
C．由Fe、Cu、浓硝酸组成的原电池，刚开始时负极的电极反应式为Fe-3e-==Fe3+
D．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池，负极的电极反应式为Cu-2e-==Cu2+
【答案】B
【解析】A. Al、Cu、浓硝酸组成的原电池，刚开始时，铝被钝化，铜作负极，铝作正极，负极的电极反应式为Cu-2e-==Cu2+，错误；B.由Mg、Al、NaOH溶液组成的原电池，Al作负极，Mg作正极，负极的电极反应式为Al-3e-+4OH-==AlO2-+2H2O，正确；C.由Fe、cu、浓硝酸组成的原电池，刚开始时，Fe被钝化，Fe作正极，Cu作负极，负极的电极反应式为Cu-2e-==Cu2+，错误；D.该原电池中，Fe易失去电子而作负极，Cu作正极，其负极的电极反应式为Fe-3e-==Fe3+，错误；故选B。
【例4】 考点：原电池应用的考察 难度：☆☆☆
有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：
由此可判断这四种金属的活动性顺序是( )
A．a>b>c>d B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a>b>d>c
【答案】C
【解析】把四个实验从左到右分别编号为①、②、③、④，则由实验①可知，a作原电池负极，b作原电池正极，金属活动性：a>b；由实验②可知，b极有气体产生，c极无变化，则活动性：b>c；由实验③可知，d极溶解，c极有气体产生，c作正极，则活动性：d>c；由实验④可知，电流从a极流向d极，则d极为原电池负极，a极为原电池正极，则活动性：d>a；综上所述可知活动性：d>a>b>c，故选C。
【例5】 考点：双液原电池原理的判断 难度：☆☆☆
锌铜原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是( )
A．正极反应式为Zn-2e-=Zn2+ B．电池总反应为Zn+Cu2+=Zn2++Cu
C．在外电路中，电流从负极流向正极 D．盐桥中的K+移向ZnSO4溶液
【答案】B
【解析】Zn为活泼金属，作负极，故Zn-2e-=Zn2+是负极反应式，A项错误；在外电路中，电流从正极流向负极，电子从负极流向正极，C项错误；盐桥中的K+移向消耗Cu2+的CuSO4溶液中，D项错误。
【例6】 考点：原电池设计的考察 难度：☆☆☆
某化学兴趣小组利用反应Zn＋2FeCl3===ZnCl2＋2FeCl2，设计了如图所示的原电池装置，下列说法正确的是( )
A．Zn为负极，发生还原反应
B．b电极反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
C．电子流动方向是a电极→FeCl3溶液→b电极
D．电池的正极材料可以选用石墨、铂电极，也可以用铜
【答案】D
【解析】根据Cl－的移动方向可知，b电极为负极，a电极为正极，根据电池反应式可知，Zn发生失电子的氧化反应，即b电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，A、B项错误；电子流动方向是b电极→导线→a电极，C项错误；正极材料的活泼性应比负极材料弱，D项正确。
【例7】 考点：原电池设计的考察 难度：☆☆☆☆
某原电池的工作原理如图所示，总反应为Zn+2NH4+=Zn2++2NH3↑+H2↑，下列说法正确的是( )
A．石墨为电池的负极
B．电池工作时Zn逐渐被消耗
C．电子由石墨电极经外电路流向Zn电极
D．反应2NH4++2e-=2NH3↑+H2↑在负极上发生
【答案】B
【解析】A项，有总反应为Zn+2NH4+=Zn2++2NH3↑+H2↑知，锌元素的化合价升高失去电子被氧化，作负极，石墨是正极，故A错误；B项，有总反应为Zn+2NH4+=Zn2++2NH3↑+H2↑可知，锌逐渐被消耗 ，故B正确；C项，有A分析可知，锌是负极，石墨是正极，电子有负极经外电路流向正极，即电子有锌经外电路流向石墨 ，故C错误；D项，在原电池中，正极发生还原反应，则反应2NH4++2e-=2NH3↑+H2↑在正极上发生，故D错误；故选B。
【例8】 考点：盐桥原电池设计的考察 难度：☆☆☆☆
如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是( )
A．电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的负极
B．该原电池的总反应为2Fe3+＋Cu=Cu2+＋2Fe2+
C．电极Ⅱ的电极反应为Cu2+＋2e-=Cu
D．盐桥中装有含琼胶的氯化钾饱和溶液，其作用是传递电子
【答案】B
【解析】在该原电池中，存在自发的氧化还原反应2Fe3+＋Cu=Cu2+＋2Fe2+，故电极Ⅱ是负极，电极反应式为Cu-2e-=Cu2+，电极Ⅰ是正极，电极反应式为Fe3+＋e-=Fe2+。A项， 电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的正极，故A错误；B项， 该原电池的总反应为2Fe3+＋Cu=Cu2+＋2Fe2+，故B正确；C项， 电极Ⅱ的电极反应为Cu-2e-=Cu2+，故C错误；D项，盐桥中装有含琼胶的氯化钾饱和溶液，其作用是传递阴、阳离子，而不是电子，故D错误；故选B。
【例9】 考点：原电池原理的综合考察 难度：☆☆
由铁片、铜片和200 mL稀硫酸构成的原电池如图所示。
(1)原电池的负极反应式为 ，正极反应式为 。
(2)电流的方向是 。
(3)一段时间后，当在铜片上放出1.68 L(标准状况)气体时，消耗 g铁。
【答案】(1)Fe-2e-=Fe2+ 2H++2e-=H2↑ (2)由Cu极流向Fe极 (3)4.2
【解析】(3)铜电极反应式为2H++2e-=H2↑，n(H2)=1.68 L22.4 L·ml-1=0.075 ml，转移0.15 ml电子，负极发生反应Fe-2e-=Fe2+，则消耗0.075 ml Fe，质量为0.075 ml×56 g·ml-1=4.2 g。
【例10】 考点：盐桥原电池原理的综合考察 难度：☆☆
依据氧化还原反应：2Ag+(aq)+Cu(s)=2Ag(s)+Cu2+(aq)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)银电极为电池的 极，发生的电极反应为 ；X电极上发生的电极反应为 。
(3)外电路中的电子从 电极流向 电极。
【答案】(1)Cu AgNO3溶液
(2)正 2Ag++2e-=2Ag(或Ag++e-=Ag) Cu-2e-=Cu2+
(3)Cu(或负) Ag(或正)
【解析】该原电池的电池总反应为2Ag+(aq)+Cu(s)=2Ag(s)+Cu2+(aq)，由此可知X极是铜，作负极，银作正极，Y应是AgNO3溶液。电子从原电池的负极经导线流向正极，即从铜电极流向银电极。
实验步骤
实验现象
①不用盐桥，Cu、Zn用导线连起来，并在导线间接电流表分别插入 CuSO4和ZnSO4溶液
②使用盐桥，Cu、Zn用导线连起来，并在导线间接电流表分别插入 CuSO4和ZnSO4溶液
③利用上述完整装置，将ZnSO4溶液和CuSO4溶液交换
实验步骤
实验现象
①不用盐桥，Cu、Zn用导线连起来，并在导线间接电流表分别插入 CuSO4和ZnSO4溶液
电流表指针不发生偏转，无电流产生。
②使用盐桥，Cu、Zn用导线连起来，并在导线间接电流表分别插入 CuSO4和ZnSO4溶液
①锌片溶解，铜片加厚变亮；②电流表指针发生偏转；③CuSO4溶液的颜色变浅。
③利用上述完整装置，将ZnSO4溶液和CuSO4溶液交换
①锌片有红（或黑）色物质生成，铜片上无明显现象；②电流表指针不发生偏转；③CuSO4溶液的颜色变浅。
单液原电池
电池
装置
负极
电极- Cu ； 电极反应式：Cu－2e－===Cu2＋
正极
电极-石墨； 电极反应式：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
电解质溶液
电解质溶液选择FeCl3溶液。
双液原电池
电池
装置
负极
电极- Cu ； 电极反应式：Cu－2e－===Cu2＋
正极
电极-石墨； 电极反应式：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
电解质溶液
正极（石墨）插入的电解质溶液FeCl3溶液，负极（Cu）插入的电解质溶液选择CuCl2溶液。
实验
实验1
实验2
实验3
实验4
装置
部分实验现象
a极质量减小；
b极质量增加
b极有气体产生；
c极无变化
d极溶解；
c极有气体产生
电流从a极流向d极
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