第4課第1課時原電池的工作原理001目標(biāo)任務(wù)課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)目標(biāo)1．能分析、解釋原電池的工作原理，能設(shè)計簡單的原電池。2．能正確判斷原電池的電極并書寫電極反應(yīng)式。3．認識化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的實際意義及其重要應(yīng)用。1．能從宏觀與微觀相結(jié)合的角度認識原電池的構(gòu)成條件及工作原理。2．能利用原電池的理論模型，建立對原電池裝置的系統(tǒng)分析的思維模板，并能解決相關(guān)實際問題。002預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)自主梳理一、原電池工作原理1．概念：將轉(zhuǎn)化為的裝置，稱為原電池，其反應(yīng)實質(zhì)是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。2．鋅銅原電池工作原理裝置與現(xiàn)象鋅片，銅片上有，電流表指針發(fā)生電極名稱Zn電極—負極Cu電極—正極得失電子失電子得電子電子流向反應(yīng)類型反應(yīng)反應(yīng)電極反應(yīng)式Zn－2e－=Zn2＋Cu2＋＋2e－=Cu總反應(yīng)式Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu3.鹽橋(1)成分：含有瓊膠的KCl飽和溶液。(2)離子移動方向：Cl－移向極區(qū)，K＋移向極區(qū)。4．原電池的構(gòu)成條件二、原電池的設(shè)計1．原電池的組成：原電池是由兩個組成，如鋅銅原電池是鋅半電池和銅半電池通過連接。2．原電池設(shè)計關(guān)鍵(1)外電路負極(的物質(zhì))eq\o(→,\s\up10(e－),\s\do7(導(dǎo)線))正極(較穩(wěn)定的金屬或能導(dǎo)電的非金屬)。(2)內(nèi)電路將兩極浸入溶液中，使陰、陽離子做。陰離子移向極，陽離子移向極。【答案】一、1．化學(xué)能電能2．逐漸溶解紅色物質(zhì)析出偏轉(zhuǎn)流出流入氧化還原3.(2)負正4．負電解質(zhì)閉合氧化還原二、1．半電池鹽橋2．(1)還原性較強(2)電解質(zhì)定向移動負正預(yù)習(xí)檢測1．在如圖所示的水果(檸檬)電池中，測得Y的電勢更高，若X為鐵，則Y不可能是A．鋅 B．石墨 C．銀 D．銅【答案】A【解析】測得Y的電勢更高，Y電極為正極，因此Y的金屬活動性弱于鐵，故Y不可能為鋅，故選A。2．某同學(xué)設(shè)計的原電池裝置如圖，下列說法錯誤的是A．電池總反應(yīng)為 B．Cu極為負極C．移向Cu極 D．電流從C極流向Cu極【答案】C【解析】A．該反應(yīng)的總反應(yīng)方程式為Cu＋2FeCl3CuCl2＋2FeCl2，A正確；B．該電池中Cu失電子，做負極，B正確；C．原電池中，陽離子應(yīng)該移向正極，Cu為負極，C錯誤；D．電流由正極流向負極，該原電池中Cu為負極，C為正極，D正確；故選C。3．中國古代文化博大精深，下列對有關(guān)古文獻內(nèi)容的解讀正確的是選項古文獻內(nèi)容解讀A野火燒不盡，春風(fēng)吹又生枯草秸稈的燃燒需要點燃，是吸熱反應(yīng)B投泥潑水愈光明向泥煤上加一點水，能夠使泥煤產(chǎn)熱更多C石膽化鐵為銅鐵鍋和硫酸銅溶液形成原電池，鐵為正極D蓋此礬色綠味酸，燒之則赤硫酸亞鐵在溶液中水解顯酸性，灼燒發(fā)生氧化還原反應(yīng)A．A B．B C．C D．D【答案】D【解析】A．燃燒是放熱反應(yīng)，和反應(yīng)條件無關(guān)，A錯誤；B．碳和水蒸氣反應(yīng)是吸熱，產(chǎn)生的CO和燃燒火焰明亮，但是總熱量不變，B錯誤；C．鐵失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，為負極，C錯誤；D．綠色的屬于強酸弱堿鹽，水解顯酸性，火燒之后會轉(zhuǎn)化為紅色的氧化鐵，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，D正確；故選D。4．對如圖實驗現(xiàn)象描述或分析正確的是A．溶液變藍色 B．片上有氣泡C．一段時間后，溶液的減小 D．是氧化劑【答案】B【解析】A．銅作正極，不參與電極反應(yīng)，無銅離子產(chǎn)生，溶液不變藍色，故A錯誤；B．銅作正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電解質(zhì)溶液中的氫離子在銅電極上得到電子轉(zhuǎn)化為氫氣，正極反應(yīng)為：2H++2e-=H2↑，銅電極上有氣泡產(chǎn)生，故B正確；C．正極上氫離子得到電子，c(H+)降低，溶液的pH增大，故C錯誤；D．Cu電極沒有參與反應(yīng)，既不作氧化劑也不作還原劑，故D錯誤；答案選B。5．在實驗室中，將鋅片和銅片用導(dǎo)線連接(導(dǎo)線中間接入一個電流表)，平行插入盛有稀硫酸的燒杯中，裝置如圖。下列說法正確的是A．鋅片逐漸溶解 B．燒杯中溶液逐漸呈藍色C．電子由銅片通過導(dǎo)線流向鋅片 D．該裝置能將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能【答案】A【解析】A．鋅作負極，失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為，則鋅片逐漸溶解，A正確；B．銅作正極，溶液中氫離子得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為，因此燒杯中溶液不變藍，B錯誤；C．電子由負極經(jīng)導(dǎo)線流向正極，即由鋅片通過導(dǎo)線流向銅片，C錯誤；D．該裝置為原電池，能將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽珼錯誤；故選A。6．10mL2mol/L溶液與過量鋅粉反應(yīng)，在一定溫度下，為了使產(chǎn)生的速率減緩，但又不影響生成氫氣的總量，可向反應(yīng)物中加入適量的A．溶液 B．固體C．溶液 D．固體【答案】B【解析】A．向反應(yīng)物中加入適量的，相當(dāng)于存在硝酸，金屬與硝酸反應(yīng)不會產(chǎn)生氫氣，A錯誤；B．向反應(yīng)物中加入適量的，醋酸根離子會結(jié)合氫離子形成醋酸，使氫離子濃度降低，當(dāng)硫酸消耗的過程中醋酸會電離出氫離子，不影響生成氫氣的總量，B正確；C．向反應(yīng)物中加入適量的，鋅與硫酸銅反應(yīng)生成銅，此時鋅、銅、硫酸會構(gòu)成原電池，加快反應(yīng)速率，C錯誤；D．會消耗硫酸使氫氣的量減少，D錯誤；故選B。探究提升03探究提升03?環(huán)節(jié)一原電池及其工作原理【情境材料】原電池原理【問題探究】1．打開甲、乙兩裝置中的K1與K2，檢流計及鋅片有何現(xiàn)象？2．閉合K1、K2，甲、乙裝置中的檢流計、銅片及鋅片有何現(xiàn)象？3．乙中鹽橋的作用是什么？4．甲、乙兩原電池中哪個工作效率高？【答案】1．檢流計指針均不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，甲裝置中鋅片溶解且有氣泡產(chǎn)生，乙裝置中鋅片上無明顯變化。2．檢流計指針均發(fā)生偏轉(zhuǎn)，銅片上均有氣泡生成，鋅片均溶解。3．離子在鹽橋中能夠定向移動，通過鹽橋?qū)蓚€隔離的電解質(zhì)溶液連接起來，可使電流傳導(dǎo)，形成閉合回路。4．乙電池工作效率高，甲電池中鋅片和硫酸電解質(zhì)溶液直接接觸，少量鋅會與硫酸直接反應(yīng)，降低工作效率。要點歸納1．原電池的工作原理(以銅鋅原電池為例)2．原電池正負極的判斷3．原電池電極反應(yīng)式書寫的一般步驟4．鹽橋的作用鹽橋在原電池中起導(dǎo)電作用，使整個裝置形成閉合回路，鹽橋?qū)щ娎玫氖顷帯㈥栯x子的定向移動，使電解質(zhì)溶液保持電中性，從而使原電池能相對持續(xù)、穩(wěn)定地產(chǎn)生電流。(1)自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)不一定是電極與電解質(zhì)溶液發(fā)生的反應(yīng)，也可能是電極與溶液中溶解的O2等發(fā)生的反應(yīng)，如將鐵與石墨相連浸入食鹽水中，F(xiàn)e與O2發(fā)生反應(yīng)。(2)電子只能在導(dǎo)線中流動而不能在溶液中流動；離子只能在溶液中移動而不能在導(dǎo)線中移動。原電池中的內(nèi)電路和外電路分別通過離子的移動和電子的流動而形成閉合回路，可形象的描述為“電子不下水，離子不上岸”。(3)帶鹽橋的原電池裝置中，負極半電池：還原性強的材料作負極，失去電子被氧化；正極半電池：電解質(zhì)溶液中氧化性強的離子在正極得到電子被還原，其中鹽橋不能用導(dǎo)線代替。典例精講【例1】如圖所示的原電池裝置，X、Y為兩電極，電解質(zhì)溶液為稀硫酸，外電路中的電子流向如圖所示，對此裝置的下列說法正確的是A．電子流動方向為：X→外電路→Y→溶液→XB．若兩電極分別為Zn和石墨棒，則X為石墨棒，Y為ZnC．移向X電極，Y電極上有氫氣產(chǎn)生D．X極上發(fā)生的是還原反應(yīng)，Y極上發(fā)生的是氧化反應(yīng)【答案】C【解析】A．根據(jù)電子流動的方向，X為負極，Y為正極，電子從負極流出，經(jīng)導(dǎo)線流向正極，電子不能經(jīng)過電解質(zhì)溶液，選項A錯誤；B．X為負極，Zn為活潑金屬，作負極，石墨作正極，選項B錯誤；C．原電池中，陰離子向負極移動，移向X電極，稀硫酸作為電解質(zhì)，正極上產(chǎn)生，選項C正確；D．X為負極，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，Y極為正極，得電子發(fā)生的是還原反應(yīng)，選項D錯誤；答案選C。【例2】根據(jù)反應(yīng)設(shè)計如圖所示的原電池，下列選項中的組合正確的是選項電極M電極NXYA鋅片銅片溶液溶液B銅片石墨溶液溶液C石墨銅片溶液溶液D石墨銅片溶液溶液A．A B．B C．C D．D【答案】C【解析】由圖中電子移動方向可知，電極N為負極，則N極材料的活潑性比M極的強，排除選項A、B；在反應(yīng)中得到電子，正極區(qū)的X為溶液，負極區(qū)的Y為溶液，選項C符合題意；答案選C?！纠?】1799年意大利物理學(xué)家伏打發(fā)明了伏打電池，其在早期被稱為“電堆”。他把金屬條浸入強酸溶液中時，發(fā)現(xiàn)在兩個金屬條間產(chǎn)生了穩(wěn)定而又強勁的電流。他又用不同的金屬進行實驗，發(fā)現(xiàn)銅和鋅是最合適的金屬，并發(fā)明了伏打電池(即為原電池的原型)。如圖是伏打電堆的一種，下列有關(guān)該電池的說法正確的是A．若濕布片所含的為飽和食鹽水，則在電池工作時，銅片附近會有產(chǎn)生B．該電池正極電極反應(yīng)式為C．電池工作一段時間后，濕布片上可能會有產(chǎn)生D．電池工作一段時間后，電池質(zhì)量一定不會變【答案】C【解析】A．當(dāng)濕布片所含的溶液為飽和食鹽水時，銅片為正極，在銅片上得電子，銅片附近不會生成氣體．A項錯誤；B．由于無法判斷濕布片所含溶液酸堿性，所以無法判斷電池具體的電極反應(yīng)式，B項錯誤；C．當(dāng)濕布片所含溶液為堿性時，負極會產(chǎn)生，由于在pH等于8.1時開始沉淀，所以濕布片上可能會產(chǎn)生沉淀，C項正確；D．若濕布片所含的是飽和食鹽水，根據(jù)該原電池的工作原理可知，原電池在工作一段時間后，總質(zhì)量會增加，增加的質(zhì)量來自于，D項錯誤；故選：C。?環(huán)節(jié)二原電池原理的應(yīng)用【情境材料】根據(jù)原電池工作原理，我們可以進行金屬活動性強弱的比較，改變化學(xué)反應(yīng)速率，同時設(shè)計新型原電池等。【問題探究】1．將金屬a、b用導(dǎo)線相連插入稀硫酸中，發(fā)現(xiàn)b上產(chǎn)生氣泡，則a與b相比較，誰更活潑？2．實驗室用稀硫酸與鋅粒反應(yīng)制取H2時常加入少量銅片，其目的是什么？3．已知2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋，如何設(shè)計成原電池裝置？【答案】1．a(chǎn)比b活潑。2．形成鋅銅原電池，加快制取氫氣的反應(yīng)速率。3．根據(jù)氧化還原反應(yīng)分析，Cu被氧化，為原電池的負極，則正極可為惰性電極或不如Cu活潑的金屬，電解質(zhì)溶液一定含F(xiàn)e3＋。要點歸納1．加快化學(xué)反應(yīng)的進行(1)原理：在原電池中，氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩極進行，溶液中的粒子運動時相互間的干擾小，使化學(xué)反應(yīng)速率加快。(2)應(yīng)用：實驗室中用Zn與稀H2SO4反應(yīng)制取H2時，通常滴入幾滴CuSO4溶液。這樣做的原因是Zn與置換出的Cu、稀H2SO4構(gòu)成了原電池，加快了反應(yīng)的進行。2．比較金屬的活動性強弱(1)原理：一般原電池中活動性較強的金屬作eq\a\vs4\al(負)極，活動性較弱的金屬作eq\a\vs4\al(正)極。(2)應(yīng)用：A、B兩種金屬用導(dǎo)線連接后插入稀H2SO4中，若A極溶解，B極上有氣泡冒出，則金屬活動性：A＞B。3．利用原電池原理設(shè)計原電池原電池裝置的設(shè)計思路是“兩極一液一連線”。以Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu反應(yīng)為例，原電池裝置設(shè)計思路如下。第一步：將電池總反應(yīng)拆成兩個半反應(yīng)，分別作原電池的負極和正極的反應(yīng)。電極反應(yīng)式分別為負極：Fe－2e－=Fe2＋，正極：Cu2＋＋2e－=Cu。第二步：確定負極材料、正極材料和電解質(zhì)溶液。負極材料：失電子的物質(zhì)(還原劑)作負極材料，即Fe。正極材料：比負極材料金屬活動性弱的金屬或非金屬導(dǎo)體作正極材料，如Cu、Ag或C等。電解質(zhì)溶液：含有氧化劑的物質(zhì)作電解質(zhì)，即CuSO4溶液，如果兩個半反應(yīng)分別在兩個容器中進行(中間連接鹽橋)，則兩個容器中的電解質(zhì)溶液應(yīng)含有與電極材料相同的金屬陽離子。第三步：畫出裝置圖，并注明電極材料和電解質(zhì)溶液，如圖。(1)通過原電池原理比較金屬的活動性時，A、B兩種金屬用導(dǎo)線相連需浸入非氧化性酸中(如稀H2SO4、鹽酸)，而在其他電解質(zhì)溶液中，不一定較活潑的金屬作負極，如Mg—Al—NaOH溶液形成的原電池中，Al作負極，Mg作正極，但金屬活動性：Mg＞Al。(2)設(shè)計原電池時，正極材料若無合適的金屬，則可用石墨棒作正極，如將反應(yīng)2FeCl3＋Fe=3FeCl2設(shè)計成原電池時，用鐵作負極，石墨棒作正極，F(xiàn)eCl3溶液作電解質(zhì)溶液。(3)設(shè)計原電池時，若氧化還原反應(yīng)中無明確的電解液，可以用水作電解液，但為了增強其導(dǎo)電能力，往往向其中加入少量強堿或強酸。典例精講【例4】100mL6mol/LH2SO4跟過量的鋅粉反應(yīng)，在一定溫度下，為了減緩反應(yīng)速率，但又不影響生成氫氣的總量。可向反應(yīng)物中加入適量的A．碳酸鈉(固體) B．水 C．硫酸銅溶液 D．硝酸鉀(固體)【答案】B【解析】A．碳酸鈉(固體)與硫酸反應(yīng)生成二氧化碳和水，消耗氫離子，放出的氫氣量減小，故A不選；B．硫酸中加水，氫離子物質(zhì)的量不變，放出氫氣的量不變，氫離子濃度降低，放出氫氣的速率減慢，故B選；C．加入硫酸銅溶液，鋅置換出銅，構(gòu)成原電池，鋅與硫酸反應(yīng)速率加快，故C不選；D．硝酸鉀提供了，在酸性條件下有強氧化性，和鋅不產(chǎn)生氫氣，故D不選；故選B?！纠?】M、N、P、E四種金屬，已知：①M＋N2＋=N＋M2＋；②M、P用導(dǎo)線連接放入硫酸氫鈉溶液中，M表面有大量氣泡逸出；③N、E用導(dǎo)線連接放入E的硫酸鹽溶液中，電極反應(yīng)為E2＋＋2e-=E，N-2e-=N2＋。則這四種金屬的還原性由強到弱的順序是A．P>M>N>E B．E>N>M>P C．P>N>M>E D．E>P>M>N【答案】A【解析】①，M是還原劑、N是還原產(chǎn)物，所以M的還原性大于N；②M、P用導(dǎo)線連接放入稀硫酸中，M表面有大量氣泡逸出，說明M是正極，則還原性P大于M；③N、E用導(dǎo)線連接放入E的硫酸鹽溶液中，電極反應(yīng)為，，說明N是負極，N的還原性大于E，則這四種金屬的還原性由強到弱的順序是；答案選A。004課堂總結(jié)005強化訓(xùn)練探究提升一、單選題1．（2022秋·北京西城·高二校考期中）下列裝置或過程能實現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的是ABCD風(fēng)力發(fā)電水果電池燃料燃燒手機充電A．A B．B C．C D．D【答案】C【解析】A．風(fēng)力發(fā)電，是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，故A錯誤；B．水果電池，是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的原電池，故B錯誤；C．燃料燃燒，是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，故C正確；D．手機充電，是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，故D錯誤；故選：C。2．（2022秋·重慶璧山·高二重慶市璧山來鳳中學(xué)校校考期中）“鹽水動力”玩具車的電池以鎂片、活性炭為電極，向極板上滴加食鹽水后電池便可工作，電池反應(yīng)為2Mg+O2+2H2O=2Mg(OH)2。下列關(guān)于該電池的說法錯誤的是A．鎂片作為正極B．食鹽水作為電解質(zhì)溶液C．電池工作時鎂片逐漸被消耗D．電池工作時實現(xiàn)了化學(xué)能向電能的轉(zhuǎn)化【答案】A【解析】A．從電池反應(yīng)看，Mg由0價升高到+2價，則鎂片失電子，作負極，A錯誤；B．食鹽水中含有Na+和Cl-，具有導(dǎo)電性，可作為電解質(zhì)溶液，B正確；C．電池工作時，鎂片不斷失電子生成Mg2+進入溶液，所以鎂片逐漸被消耗，C正確；D．電池工作時，通過發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流，從而實現(xiàn)化學(xué)能向電能的轉(zhuǎn)化，D正確；故選A。3．（2023春·河北廊坊·高二固安縣第一中學(xué)校聯(lián)考開學(xué)考試）僅用提供的下列各組物質(zhì)能組成原電池的選項ABCD電極材料Al、AgC、CCu、CuCu、Fe電解質(zhì)溶液稀稀稀酒精A．A B．B C．C D．D【答案】A【解析】A．鋁為電池的負極，失電子產(chǎn)生硫酸鋁、銀為正極，能形成原電池，選項A符合題意；B．兩個C電極均不與稀發(fā)生氧化還原反應(yīng)，不能形成原電池，選項B不符合題意；C．兩個Cu電極均會與稀發(fā)生氧化還原反應(yīng)，電子不發(fā)生定向移動，不能形成原電池，選項C不符合題意；D．酒精不是電解質(zhì)，不能形成原電池，選項D不符合題意；答案選A。4．（2022秋·云南楚雄·高二統(tǒng)考期末）下列裝置中，能形成原電池的是ABCDA．A B．B C．C D．D【答案】D【解析】A．無水乙醇是非電解質(zhì)，不能形成原電池，故A錯誤；B．蔗糖為非電解質(zhì)，不能形成原電池，故B錯誤；C．Fe、Al未用導(dǎo)線連接，未形成閉合回路，不能形成原電池，故C錯誤；D．Fe、C用導(dǎo)線連接，稀硫酸是電解質(zhì)溶液，構(gòu)成閉合電路，形成原電池，故選D正確；故選D。5．（2022秋·河南漯河·高二統(tǒng)考期末）原電池原理的發(fā)現(xiàn)是化學(xué)對人類的一項重大貢獻。關(guān)于如圖所示原電池(鹽橋中裝有含瓊膠的KCl飽和溶液)的說法正確的是

A．正極上的反應(yīng)為Cu2++2e-=CuB．銅電極為負極C．鹽橋中K+移向銅極D．銀電極區(qū)的NO通過鹽橋移向銅電極區(qū)【答案】B【解析】A．Ag為正極，正極上的反應(yīng)為Ag++e-=Ag，故A錯誤；B．Cu的活潑性大于Ag，則Cu為負極、Ag為正極，故B正確；C．原電池中陽離子移向正極，則鹽橋中K+移向Ag極，故C錯誤；D．Cu為負極、Ag為正極，陰離子移向負極，鹽橋中的Cl-移向銅電極區(qū)，故D錯誤；選B。6．（2022秋·新疆喀什·高二統(tǒng)考期中）下列化學(xué)反應(yīng)的原理不能設(shè)計成原電池的是A．

B．

C．

D．

【答案】C【解析】A．H2與Cl2反應(yīng)產(chǎn)生HCl的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)過程中元素化合價發(fā)生了變化，因此反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)，該反應(yīng)可以設(shè)計為原電池，A不符合題意；B．C完全燃燒的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)過程中元素化合價發(fā)生了變化，因此反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)，故該反應(yīng)可以設(shè)計為原電池，B不符合題意；C．酸、堿中和反應(yīng)是放熱反應(yīng)，但反應(yīng)過程中元素化合價不變，因此該反應(yīng)不能設(shè)計為原電池，C符合題意；D．FeCl3與Cu反應(yīng)產(chǎn)生FeCl2和CuCl2，該反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)發(fā)生放出熱量，因此可以設(shè)計為原電池，D不符合題意；故合理選項是C。7．（2022秋·河南洛陽·高二宜陽縣第一高級中學(xué)?？茧A段練習(xí)）如圖所示，杠桿AB兩端分別掛有體積相同、質(zhì)量相等的空心銅球和空心鐵球，調(diào)節(jié)杠桿并使其在水中保持平衡，然后小心地向燒杯中央滴入濃CuSO4溶液。一段時間后，下列有關(guān)杠桿的偏向判斷正確的是(實驗過程中，不考慮鐵絲反應(yīng)及兩球的浮力變化)A．杠桿為導(dǎo)體和絕緣體時，均為A端高B端低B．杠桿為導(dǎo)體和絕緣體時，均為A端低B端高C．當(dāng)杠桿為導(dǎo)體時，A端低，B端高；為絕緣體時，A端高，B端低D．當(dāng)杠桿為導(dǎo)體時，A端高，B端低；為絕緣體時，A端低，B端高【答案】C【解析】當(dāng)杠桿為導(dǎo)體時，構(gòu)成原電池，鐵球作負極，失電子Fe-2e-=Fe2+，質(zhì)量減輕，銅球作正極，溶液中銅離子得電子Cu2++2e-=Cu，質(zhì)量增加，A端低B端高；當(dāng)杠桿為絕緣體時，不能形成原電池，鐵球與溶液發(fā)生置換反應(yīng)，在鐵球表面析出銅，使其質(zhì)量增加，則A端高，B端低。A．由分析可知，A錯誤；B．由分析可知，B錯誤；C．由分析可知，C正確；D．由分析可知，D錯誤；故選C。8．（2023春·河南焦作·高二統(tǒng)考期中）利用微生物電池可以將工業(yè)廢水中的有機物(以葡萄糖為例)、硝酸鹽、亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為大氣循環(huán)系統(tǒng)中的物質(zhì)，其反應(yīng)機理如圖所示。下列說法正確的是A．外電路中：電流從非生物電極→燈泡→微生物電極B．電池溫度越高，越有利于N2的產(chǎn)生C．非生物電極的電極反應(yīng)式：D．若生成1molN2，則反應(yīng)中一定轉(zhuǎn)移8mol電子【答案】C【解析】由圖可知，葡萄糖在左側(cè)電極失去電子生成二氧化碳，則左側(cè)電極為負極，右側(cè)硝酸根或者亞硝酸根離子得到電子生成氮氣，則右側(cè)為正極。A．外電路中，電流從正極到負極，故應(yīng)該是電流從生物電極→燈泡→非微生物電極，A錯誤；B．電池溫度過高會導(dǎo)致微生物失去活性，電池會失效，B錯誤；C．由分析可知，非生物電極的電極反應(yīng)式：，C正確；D．生成氮氣時可能是硝酸根或者亞硝酸根離子得到電子，故若生成1molN2，則反應(yīng)中不一定轉(zhuǎn)移8mol電子，D錯誤；故選C。9．（2023秋·廣東廣州·高二廣州市白云中學(xué)校考期末）依據(jù)氧化還原反應(yīng)設(shè)計的原電池如圖所示。下列說法正確的是

A．X電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為：B．電極X的材料是Cu，電解質(zhì)溶液Y是CuSO4溶液C．銀電極為電池的負極，被氧化D．鹽橋中K+移向CuSO4溶液【答案】A【解析】依據(jù)氧化還原反應(yīng)：2Ag+(aq)+Cu(s)=Cu2+(aq)+2Ag(s)，銅失電子生成銅離子作負極，銀離子在正極得電子生成銀單質(zhì)，原電池中電子由負極流出經(jīng)導(dǎo)線流向正極，電解質(zhì)溶液中的陰離子向負極移動，陽離子向正極移動，有鹽橋的裝置中鹽橋中陽離子向正極移動，陰離子向負極移動。A．X電極為Cu，作負極失電子生成銅離子，電極反應(yīng)為：，A正確；B．結(jié)合原理及裝置可知電極X應(yīng)為Cu，作負極，Ag作正極，正極的電解質(zhì)溶液應(yīng)為硝酸銀，B錯誤；C．銀電極作為正極，溶液中的銀離子在正極得到電子轉(zhuǎn)變成Ag，被還原，C錯誤；D．鹽橋中陽離子向正極移動即向電解質(zhì)溶液Y移動，D錯誤；故選A。10．（2022秋·陜西西安·高二統(tǒng)考期末）燃料電池是利用燃料(如、、等)跟氧氣反應(yīng)從而將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。下列關(guān)于甲烷燃料電池(溶液作電解質(zhì))的說法中正確的是A．正極反應(yīng)為：B．負極反應(yīng)為：C．放電時負極發(fā)生氧化反應(yīng)，電子從負極經(jīng)電解質(zhì)溶液流向正極D．隨著放電的進行，溶液的pH保持不變【答案】B【解析】A．因為電解質(zhì)溶液為，所以該電池的正極反應(yīng)為：，A錯誤；B．燃料電池，燃料為負極，電極反應(yīng)為：，B正確；C．放電時負極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電子從負極經(jīng)導(dǎo)線流向正極，C錯誤；D．總反應(yīng)為：，反應(yīng)消耗，所以隨著放電的進行，溶液的pH保持減小，D錯誤；故選B。11．（2022秋·內(nèi)蒙古包頭·高二內(nèi)蒙古第一機械制造（集團）有限公司第一中學(xué)?？计谥校┯眠^量鐵片與稀鹽酸反應(yīng)，為減慢其反應(yīng)速率而生成氫氣量不變，下列措施中可行的有幾項①以鐵屑代替鐵片

②用過量銅片代替鐵片

③在稀鹽酸中加入少量溶液

④在稀鹽酸中加入固體

⑤在稀鹽酸中加入等體積等物質(zhì)的量濃度的溶液

⑥在稀鹽酸中加入硝酸鉀溶液

⑦在稀鹽酸中加入固體A．1 B．2 C．3 D．4【答案】B【解析】①用鐵屑代替鐵片，增大反應(yīng)物之間的接觸面積，化學(xué)反應(yīng)速率加快，產(chǎn)生氫氣量不變，①不可行；②銅和鹽酸不反應(yīng)，②不可行；③鐵與硫酸銅反應(yīng)生成銅，鐵片過量，可形成微小的鐵銅原電池，加快產(chǎn)生氫氣速率，且產(chǎn)生氫氣量不變，③不可行；④醋酸鈉與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉和醋酸，醋酸是弱酸，使得反應(yīng)速率減慢，產(chǎn)生氫氣量不變，④可行；⑤在稀鹽酸中加入等體積等物質(zhì)的量濃度的溶液會使鹽酸濃度變小，使得反應(yīng)速率減慢，產(chǎn)生氫氣量不變，⑤可行；⑥在稀鹽酸中加入硝酸鉀溶液引入硝酸根離子，等價于鐵和硝酸反應(yīng)，不能生成氫氣，⑥不可行；⑦碳酸鈉消耗鹽酸，使得產(chǎn)生氫氣量減少，⑦不可行；綜上分析，不可行的為：①②③⑥⑦，可行的為：④⑤；答案選B。12．（2022秋·湖北十堰）把A、B、C、D四塊金屬片用導(dǎo)線兩兩相連，浸入稀硫酸中組成原電池。若A、B相連時，A為負極；C、D相連時，D上產(chǎn)生大量氣泡；A、C相連時，電流由C經(jīng)導(dǎo)線流向A；B、D相連時，電子由D經(jīng)導(dǎo)線流向B，則此4種金屬的活動性由強到弱的順序為A．A>C>D>B B．A>B>C>D C．C>A>B>D D．B>A>C>D【答案】A【解析】原電池中，活潑金屬做負極，若A、B相連時，A為負極，則金屬活潑性A>B，C、D相連時，D上產(chǎn)生大量氣泡，D電極上H+得電子生成H2，D為正極，C為負極，金屬活潑性C>D，A、C相連時，電流由C經(jīng)導(dǎo)線流向A，C為正極，A為負極，金屬活潑性A>C，B、D相連時，電子由D經(jīng)導(dǎo)線流向B，D為負極，B為正極，金屬活潑性D>B，綜合分析，4種金屬的活動性由強到弱的順序為A>C>D>B，答案選A。二、填空題13．（2023春·四川雅安·高二雅安中學(xué)?？茧A段練習(xí)）Ⅰ．根據(jù)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的相關(guān)知識，回答下列問題：(1)根據(jù)構(gòu)成原電池的本質(zhì)判斷，下列化學(xué)(或離子)方程式正確且能設(shè)計成原電池的是___________(填字母，下同)。A． B．C． D．Ⅱ.鉛蓄電池是常用的化學(xué)電源。(2)鉛蓄電池屬于(填“一次”或“二次”)電池。已知硫酸鉛為不溶于水的白色固體，生成時附著在電極上。寫出該電池放電時，正極上的電極反應(yīng)式：。(3)甲烷(CH4)燃料電池以30%KOH溶液為電解質(zhì)溶液，該燃料電池放電時負極上的電極反應(yīng)式為；正極附近溶液的堿性(填“增強”、“減弱”或“不變”)。(4)銀鋅電池總反應(yīng)為：Ag2O+Zn+H2O=Zn(OH)2+2Ag。則該電池的正極電極反應(yīng)式：。(5)如圖為氫氧燃料電池的構(gòu)造示意圖。①氧氣從(填“a”或“b”)口通入；電池工作時，OH-向(填“X”或“Y”)極移動。②某種氫氧燃料電池是用固體金屬氧化物陶瓷作電解質(zhì)可以傳導(dǎo)O2-，則電池工作時負極電極反應(yīng)式為?！敬鸢浮?1)D(2)二次PbO2+2e-++4H+=PbSO4+2H2O(3)CH4-8e-+10OH-=+7H2O增強(4)(5)bX【解析】（1）原電池發(fā)生的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)。A．該反應(yīng)是中和反應(yīng)，反應(yīng)過程中元素化合價不變，因此不屬于氧化還原反應(yīng)，不能構(gòu)成原電池，A不符合題意；B．該反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)，但離子方程式書寫中，電子不守恒，電荷不守恒，B不符合題意；C．該反應(yīng)基本類型是化合反應(yīng)，但反應(yīng)反應(yīng)過程中元素化合價不變，因此不屬于氧化還原反應(yīng)，不能構(gòu)成原電池，C不符合題意；D．該反應(yīng)屬于氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)過程中電子守恒，元素守恒，方程式書寫正確，因此能構(gòu)成原電池，D符合題意；故合理選項是D。（2）鉛蓄電池能夠反復(fù)放電和充電使用，因此屬于二次電池；在鉛蓄電池放電時，負極材料是Pb，Pb失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，負極的電極反應(yīng)式為：Pb-2e-+=PbSO4；正極材料是PbO2，PbO2得到電子被還原產(chǎn)生Pb2+結(jié)合溶液中的生成PbSO4；O2-結(jié)合H+生成H2O，則正極的電極反應(yīng)式為：PbO2+2e-++4H+=PbSO4+2H2O；（3）在甲烷燃料電池中，通入燃料甲烷的電極為負極，CH4失去電子被氧化產(chǎn)生的CO2與溶液中的OH-結(jié)合形成，同時產(chǎn)生H2O，則負極的電極反應(yīng)式為CH4-8e-+10OH-=+7H2O；在正極上O2得到電子，與溶液中的H2O結(jié)合形成OH-，故正極附近c(OH-)增大，故正極附近溶液的堿性增強；（4）銀鋅電池中，Zn為負極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，Ag2O為正極，得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，正極的電極反應(yīng)式為：；（5）①根據(jù)圖示可知：在X電極上有電子流出，則X電極為負極，a口通入的氣體為H2；在Y電極上有電子流入，則Y電極為正極，b口通入的氣體為O2。因此氧氣從b口通入；電池工作時，OH-向正電荷較多的負極區(qū)移動，因此OH-向X電極移動。②某種氫氧燃料電池是用固體金屬氧化物陶瓷作電解質(zhì)可以傳導(dǎo)O2-，則電池工作時負極上H2失去電子產(chǎn)生的H+結(jié)合O2-生成H2O，則負極的電極反應(yīng)式為。14．（2022秋·江蘇揚州·高二邵伯高級中學(xué)?？茧A段練習(xí)）能源是現(xiàn)代社會發(fā)展的三大支柱之一，化學(xué)在提高能源的利用率和開發(fā)新能源中起到了重要的作用。電能是現(xiàn)代社會中應(yīng)用最廣泛的二次能源。(1)下列裝置中能夠?qū)崿F(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的是(填字母)。(2)該裝置正極為(填電極的化學(xué)式)，寫出該裝置正極的電極反應(yīng)式：。發(fā)生了反應(yīng)(氧化或還原)。(3)該裝置溶液里的陰離子移向極(填電極的化學(xué)式)。(4)若裝置中轉(zhuǎn)移了0.2mol電子，則理論上溶液增加的質(zhì)量是(寫出具體過程)?！敬鸢浮?1)C(2)Ag還原(3)Zn(4)6.3g【解析】（1）A．酒精是非電解質(zhì)，不能導(dǎo)電，沒有構(gòu)成原電池，故不選A；B．兩個電極相同，不能構(gòu)成原電池，故不選B；C．兩個電極活潑性不同、有電解質(zhì)溶液、形成閉合電路、能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，構(gòu)成原電池，故選C；D．沒有形成閉合電路，不能共存原電池，故不選D；選C。（2）B裝置構(gòu)成原電池，鋅的活潑性大于銀，Zn是負極、Ag是正極；正極氫離子得電子生成氫氣，電極反應(yīng)式為，發(fā)生了還原反應(yīng)。（3）該裝置中Zn是負極、Ag是正極；原電池中陰離子移向負極，所以溶液里的陰離子移向Zn。（4）若裝置中轉(zhuǎn)移了0.2mol電子，負極生成0.1molZn2+、正極放出0.1mol氫氣，則理論上溶液增加的質(zhì)量是。15．（2022秋·山東濟寧·高二濟寧市育才中學(xué)?？茧A段練習(xí)）按照要求回答下列問題。(1)工業(yè)上，在強堿性條件下用電解法除去廢水中的，裝置如圖所示，依次發(fā)生的反應(yīng)有：ⅰ．ⅱ．ⅲ．①除去，外電路中至少需要轉(zhuǎn)移電子。②為了使電解池連續(xù)工作，需要不斷補充。(2)用溶液吸收煙氣中的，將所得的溶液進行電解，可循環(huán)再生，同時得到，其原理如下圖所示(電極材料為石墨)。①圖中a極要連接電源的(填“正”或“負”)極，C口流出的物質(zhì)是。②放電的電極反應(yīng)式為。(3)用零價鐵去除水體中的硝酸鹽已成為環(huán)境修復(fù)研究的熱點之一，還原水體中的的反應(yīng)原理如圖所示。正極的電極反應(yīng)式?！敬鸢浮?1)5