高考化学精讲及练习:原电池 2021届word答案版

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第一节原电池
基础落实
一、原电池的工作原理
1.原电池的构造与工作原理
铜锌原电池如图所示,请回答下列问题:
(1)有关的实验现象:
①锌片溶解,铜片加厚变亮,硫酸铜溶液颜色变浅;
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)电极名称和电极反应:
①锌电极为负极,发生氧化反应,电极反应式是Zn-2e-===Zn2+;
②铜电极为正极,发生还原反应,电极反应式是Cu2++2e-===Cu;
③电池总反应的离子方程式是Zn+Cu2+===Zn2++Cu。

(3)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;
②内电路:阳离子移向铜电极(正极),阴离子移向锌电极(负极)。

(4)原电池构成的条件:具有活动性不同的两个电极,二者直接或间接地连在一起,插入电解质溶液或熔融电解质中,且能自发地发生氧化还原反应。

下列图示装置能形成原电池的是AD。

归纳总结:
原电池原理示意图
(1)原电池原理是将氧化反应和还原反应分开进行,还原剂在负极上失去电子发生氧化反应,电子通过导线流向正极,氧化剂在正极上得到电子发生还原反应。

(2)负极为电子流出极,相对活泼,通常是活动性较强的金属或某些还原剂,电极被氧化,发生氧化反应。

(3)正极为电子流入极,相对不活泼,通常是活动性较差的金属或非金属导体,一般是电解质溶液中的氧
化性强的离子被还原或电极上附着物本身被还原,发生还原反应。

2.盐桥原电池(或双液原电池)
按下图所示装置完成实验,并回答下列问题:
(1)实验过程中,能观察到的实验现象:
①锌片溶解,铜片加厚变亮;
②电流表指针发生偏转;
③硫酸铜溶液的颜色变浅。

(2)离子移动方向
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)。

(3)若取出装置中的盐桥,电流表的指针是否还会发生偏转?不偏转,原因是取出盐桥,该装置不能构成闭合回路,不能形成原电池。

纳总结:原电池中盐桥的作用
(1)构成闭合回路,形成原电池。

(2)避免电极与电解质溶液直接反应,有利于最大程度地将化学能转化为电能。

(3)盐桥中的阴、阳离子定向迁移,使溶液保持电中性,反应持续进行,能长时间稳定放电。

3.由原电池相关知识判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)原电池中电子流出的一极是正极,发生氧化反应(×)
(2)原电池中电流的方向是负极—导线—正极(×)
(3)双液原电池中的盐桥是为了连通电路,所以也可以用金属导线代替(×)
(4)在原电池中阳离子移向正极,阴离子移向负极(√)
(5)铜、锌与硫酸组成的原电池中,锌为负极,质量减少,铜为正极,质量不变(√)
总结:原电池正极和负极的判断依据
判断依据正极负极
电极材料不活泼金属或非金属活泼金属
电子流向电子流入电子流出
电极反应还原反应氧化反应
电极常见现象电极增重或产生气体电极减轻
离子移向阳离子移向阴离子移向
二、原电池原理的应用
1.比较金属活动性强弱
对于酸性电解质,一般是负极金属的活动性较强,正极金属的活动性较弱。

例如:a和b两种金属,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,则a为负极,b为正极,金属活动性a>b。

2.加快氧化还原反应的速率
构成原电池的反应速率比直接接触反应的速率快。

例如:实验室制取氢气时,粗锌比纯锌与稀硫酸反应速率快;或向溶液中滴入几滴硫酸铜溶液,产生氢气的速率加快。

3.设计化学电池
(1)理论上,任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。

(2)外电路:还原性较强的物质在负极失去电子,氧化性较强的物质在正极上得到电子。

(3)内电路:将两电极浸入电解质溶液中,阴、阳离子作定向移动。

针对性训练
知识点一原电池
1.下列装置中能构成原电池产生电流的是( )
答案 B
2.下列各装置能形成原电池的是( )
答案 D
知识点二原电池的原理
3.将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间,以下叙述正确的是( )
A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生
B.甲中铜片是正极,乙中铜片是负极
C.两烧杯中溶液的pH均增大
D.产生气泡的速率甲比乙慢
答案 C
4.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.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
知识点三原电池的应用
5.一种新型燃料电池,它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中,然后分别向两极通入乙烷和氧气,则有关此电池推断正确的是( )
A.通入乙烷的电极为正极
B.参加反应的乙烷与氧气的物质的量之比为7∶2
C.放电一段时间后,KOH的物质的量浓度减少
D.负极反应式为C2H6+6H2O-14e-===2CO2-3+18H+
答案 C
6依据氧化还原反应:Cu+2Ag+===Cu2++2Ag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)银电极的电极反应式是__________________________________________________;
X电极的电极反应式是____________________________________________________。

(3)外电路中的电子是从________极流向________极。

(4)该原电池的正极是____________,还可以选用__________________等材料。

(5)如果将装置图中的两个烧杯换成一个烧杯,是否还需要硫酸铜溶液?________________。

答案(1)铜硝酸银溶液(2)2Ag++2e-===2Ag Cu-2e-===Cu2+(3)负(或铜) 正(或银) (4)银铂、石墨(5)不需要
跟踪训练(强化训练)
1.下列关于实验现象的描述不正确的是( )
A.把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中,铜片表面出现气泡
B.用锌片作负极,铜片作正极,在CuSO4溶液中,铜片质量增加
C.把铜片插入三氯化铁溶液中,在铜片表面出现一层铁
D.把锌粒放入盛有盐酸的试管中,加入几滴氯化铜溶液,气泡放出的速率加快
答案 C
2.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。

下列判断不正确的是( )
A.反应开始时,乙中石墨电极上发生氧化反应
B.反应开始时,甲中石墨电极上的Fe3+被还原
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
3(2020·福建四地六校高二月考)某原电池装置如图所示。

下列有关叙述中正确的是( )
A.电池工作中,盐桥中的Cl-向负极移动
B.负极反应式:2H ++2e -===H 2↑
C.工作一段时间后,两烧杯中溶液pH 均不变
D.Fe 作正极,发生氧化反应
答案 A
4.以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。

关于该电池的叙述正确的是( )
A .该电池能够在高温下工作
B .电池的负极反应式为
C 6H 12O 6+6H 2O -24e -===6CO 2↑+24H +
C .放电过程中,H +从正极区向负极区迁移
D .在电池反应中,每消耗1 mol 氧气,理论上能生成标准状况下CO 2气体22.46
L 答案 B
5.下列有关图甲和图乙的叙述不正确的是( )
A.均发生了化学能转化为电能的过程
B.Zn 和Cu 既是电极材料又是反应物
C.工作过程中,电子均由Zn 经导线流向Cu
D.相同条件下,图乙比图甲的能量利用效率高
答案 B
6.某探究活动小组想利用原电池反应检测金属的活动性顺序,有甲、乙两位同学均使用镁片与铝片作电极,但甲同学将电极放入6 mol·L -1的稀H 2SO 4中,乙同学将电极放入6 mol·L -1的NaOH 溶液中,如图所
示。

(1)写出甲池中发生的有关电极反应的反应式:
负极___________________________________________________________________,
正极___________________________________________________________________。

(2)写出乙池中发生的有关电极反应的反应式:
负极____________________________________________________________________,
正极___________________________________________________________________。

总反应离子方程式为______________________________________________________。

(3)如果甲与乙两位同学均认为“构成原电池的电极材料若是金属,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,可得到如下哪些结论?________。

A.利用原电池反应判断金属活动性顺序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表已过时,已没有实用价值
D.该实验说明化学研究对象复杂、反应条件多变,应具体问题具体分析
(5)上述实验也反过来证明了“利用金属活动性顺序表直接判断原电池中正、负极”的做法
________(填“可靠”或“不可靠”)。

如不可靠,则请你提出另一个判断原电池正、负极可行的实验方案_____________________________________________________________。

答案(1)Mg-2e-===Mg2+2H++2e-===H2↑
(2)2Al+8OH--6e-===2AlO-2+4H2O
6H2O+6e-===6OH-+3H2↑
2Al+2OH-+2H2O===2AlO-2+3H2↑
(3)Mg Al (4)AD
(5)不可靠将两种金属电极连上电流表而构成原电池,利用电流表检测电流的方向,从而判断电子的流动方向,再来确定原电池的正、负极
7、根据原电池的工作原理,写出下列电池的电极反应式。

(1)将铁片、铜片用导线连接后,置于稀硫酸中,形成原电池:
①正极反应式是___________________________________________________________;
②负极反应式是___________________________________________________________;
③原电池总反应的离子方程式是_____________________________________________。

(2)有人用原电池原理除去银器皿表面的黑色硫化银,其处理方法:将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中,再将变黑的银器浸入溶液中,放置一段时间后,有臭鸡蛋气味的气体放出,银表面的黑色会褪去而银不会损失。

在此形成的原电池中:
①负极反应式是____________________________________________________________;
②正极反应式是____________________________________________________________;
③总反应方程式是__________________________________________________________。

答案(1)①2H++2e-===H2↑②Fe-2e-===Fe2+③Fe+2H+===Fe2++H2↑
(2)①2Al-6e-===2Al3+②3Ag2S+6e-===6Ag+3S2-③3Ag2S+2Al+6H2O===6Ag+2Al(OH)3↓+3H2S↑。

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