2021年春季人教版高中化学选修4第四章《电化学基础》测试卷

【最新】春季人教版高中化学选修4第四章《电化学基础》

测试卷

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1．按图甲装置进行实验，若图乙中横坐标x表示通过电极的电子的物质的量。下列叙述正确的是（）

A．F表示反应生成Cu的物质的量

B．E表示反应实际消耗H2O的物质的量

C．E表示反应生成O2的物质的量

D．F表示反应生成H2SO4的物质的量

2．在图所示的装置中，a的金属性比氢要强，b为碳棒，关于此装置的各种叙述不正确的是

A．碳棒上有气体放出，溶液的酸性减弱

B．导线中有电子流动，电子从a极流到b极

C．a是正极，b是负极

D．a极上的电析反应式为：Zn－2e－＝Zn2＋

3．一种甲醇、氧气和强碱溶液做电解质的新型手机电池，可连续使用一个月，其电池反应为：2CH3OH+3O2+4OH﹣2CO32﹣+6H2O，则有关说法正确的是（）

A．放电时CH3OH参与反应的电极为正极

B．放电时负极的电极反应为CH3OH+8OH﹣﹣6e﹣=CO32﹣+6H2O

C．标准状况下，通入5.6LO2并完全反应后，有0.5mol电子转移

D．放电一段时间后，通入氧气的电极附近溶液的pH降低

4．铜锌原电池装置(见图)，下列分析正确的是( )

A．一段时间后两烧杯中c(Zn2＋)、c(Cu2＋)均减小

B．原电池工作时，Cu电极流出电子，发生反应：Cu－2e－===Cu2＋

C．原电池工作时，Zn电极发生还原反应：Zn2＋＋2e－===Zn

D．原电池工作时的总反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu

5．某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液。下列说法不正确的是（）

A．Zn为电池的负极

B．正极反应式为2FeO42-＋10H＋＋6e-=Fe2O3＋5H2O

C．该电池放电过程中电解质溶液浓度增大

D．电池工作时OH－向负极迁移

6．X、Y、Z、M、N 代表五种金属，有以下反应：①Y 与M 用导线连接放入稀硫

酸中，M 上冒气泡；②M、N 为电极，与N 的盐溶液组成原电池，电子从M 极

流出，经过外电路，流入N 极；③Z+2H2O(冷水)=Z(OH)2+H2↑；④水溶液中，

X+Y2+=X2++Y；则这五种金属的活动性由强到弱的顺序为( )

A．Z>X>Y>M>N B．Z>Y>X>M>N C．Z>X>Y>N>M D．X>Y>M>N>Z 7．有关电解原理的说法正确的是

①电解是把电能转变成化学能②电解是把化学能转变成电能③电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化④不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理可以实现⑤任何溶液被电解时，必然导致氧化还原反应的发生

A．①②③④B．②③⑤C．③④D．①③④⑤8．全世界每年钢铁因锈蚀造成大量的损失。某城市拟用如图方法保护埋在酸性土壤中的钢质管道，使其免受腐蚀。关于此方法，下列说法不正确的是()

A．酸性土壤中的钢铁主要发生吸氧腐蚀

B．金属棒M的材料应该是比铁活泼的金属

C．金属棒M上发生反应：M－ne－=M n＋

D．这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法

9．下列有关叙述正确的是()

A．碱性锌锰电池中，MnO2是催化剂

B．银锌纽扣电池工作时，Ag2O被还原为Ag

C．放电时，铅蓄电池中硫酸浓度不断增大

D．电镀时，待镀的金属制品表面发生氧化反应

10．【最新】3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是

A．a为电池的正极

B．电池充电反应为LiMn 2O4Li1-x Mn2O4+xLi

C．放电时，a极锂的化合价发生变化

D．放电时，溶液中Li＋从b向a迁移

11．下列有关金属腐蚀与防护的说法不正确的是( )

A．纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗

B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镀层仍能对铁制品起保护作用

C．海轮外壳连接锌块以保护外壳不受腐蚀

D．可将地下输油钢管与外加直流电源的负极相连以保护它不受腐蚀

12．研究发现，可以用石墨作阳极、钛网作阴极、熔融CaF2—CaO作电解质，利用下图所示装置获得金属钙，并以钙为还原剂还原二氧化钛制备金属钛。下列说法中，正确的是

A．由TiO2制得1 mol金属Ti，理论上外电路转移2 mol电子

B．阳极的电极反应式为C＋2O2－－4e－= CO2↑

C ．在制备金属钛前后，整套装置中CaO 的总量减少

D ．若用铅蓄电池作该装置的供电电源，“＋”接线柱应连接Pb 电极

13．如图所示，液面上浮着一个空心铁球。

数天后可观察到的现象是（ ）

①铁球表面出现红棕色锈斑 ②铁球表面出现黑色锈斑 ③量筒内水位下降 ④量筒内水位上升

A ．①③

B ．①④

C ．②③

D ．③④

14．金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe Zn Cu Pt 、、、等杂质，可用电解法制备高纯度的镍。电解时，下列有关叙述中正确的是(已知氧化性：222Fe Ni Cu +++<<) A ．阳极发生还原反应，电极反应式：2Ni 2e =Ni +-+

B ．电解过程中，阳极减少的质量与阴极增加的质量相等

C ．电解后，电解槽底部的阳极泥中主要有Cu 和Pt

D ．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有2Fe +和2Zn +

15．生产铅蓄电池时，在两极板上的铅、锑合金棚架上均匀涂上膏状的PbSO 4，干燥后再安装，充电后即可使用，发生的反应是2PbSO 4＋2H 2O

PbO 2＋Pb ＋2H 2SO 4。

下列对铅蓄电池的说法错误的是（ ）

A ．需要定期补充硫酸

B ．工作时铅是负极，PbO 2是正极

C ．工作时负极上发生的反应是Pb-2e -＋SO 42-=PbSO 4

D ．工作时电解质溶液的密度减小

二、原理综合题

16．请按要求回答下列问题。

(1)根据图1回答①②：

①若断开K2，闭合K1。

A电极可观察到的现象________________________________________________；

B极的电极反应式为__________________________________________________。

②若断开K1，闭合K2，A电极可观察到的现象是________________；B极的电极反应式为____________。

(2)根据图2回答③④：

③将较纯净的CuSO4溶液放入如图所示的装置中进行电解，石墨电极上的电极反应式为________________，电解反应的离子方程式为________________。

④实验完成后，铜电极增重a g，石墨电极产生标准状况下的气体体积________L。17．铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。请回答：

(1)工业冶炼铝的化学方程式是_______________________。

(2)铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是______________。

(3)工业级氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)，其工作原理如图所示。

①该电解槽的阳极反应式是______________________。

②通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因______________________。

③除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口___________(填写“A”或“B”)导出。

三、填空题

18．铁是用途最广的金属材料之一，但生铁易生锈。请讨论电化学实验中有关铁的性质。（1）①某原电池装置如图所示，右侧烧杯中的电极反应式为__，左侧烧杯中的

c(Cl-)__(填“增大”、“减小”或“不变”)。

②已知如图甲、乙两池的总反应式均为Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑，且在同侧电极(指均在“左电极”或“右电极”)产生H2。请在两池上标出电极材料_____(填“Fe”或“C”)。

（2）装置丙中，易生锈的是__(填“a”或“b”)点。装置丁中可观察到的实验现象是__。

19．已知电极材料：铁、铜、银、石墨、锌、铝；电解质溶液：CuCl2溶液、Fe2(SO4)3溶液、硫酸。设计一种以铁和稀硫酸反应为原理的原电池，要求画出装置图____(需标明电极材料及电池的正、负极)。

20．某同学利用生活中或实验室中常用的物品，根据氧化还原反应知识和电化学知识，自己动手设计了一个原电池。请填写下列空白：

(1)实验原理：Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑

(2)实验用品：电极(______、______)、稀硫酸、______、________、耳机(或者电流表)(填写所缺的实验用品)。

(3)实验装置如图。

(4)原电池设计及注意的问题：

①按如图所示装置连接好实验仪器，注意观察(耳朵听)耳机是否有声音发出，如果没有，

可将原电池的两个电极中的一极接触耳机插头上的一极(注意：接触的同时耳机的另一个极是连接在原电池的另一个电极上的)，这时可以听见耳机发生“嚓嚓嚓……”的声音。其原因是在原电池中，由化学能转化为____________，在耳机中又由__________转化为声音这种能量；

②如果将装置中的耳机改为电流表，则铁钉应该接电流表的________极，电极反应式为_____________，发生了________反应；

③铜钉应该接电流表的________极，电极反应式为_____________，发生了_________

反应。

四、实验题

21．某同学用如图所示做水果电池的实验,测得数据如下表所示：

请回答以下问题：

（1）实验6中负极的电极反应式为____。

（2）实验1、5中电流方向相反的原因是____。

（3）影响水果电池电压的因素有_____、____。

（4）若在实验中发光二极管不亮，该同学用铜、锌作电极，用菠萝作介质，并将多个此电池串联起来，再接发光二极管，这样做____。(填“合理”或“不合理”)

参考答案

1．B

【详解】

惰性电极电解硫酸铜溶液，生成物是铜、氧气和硫酸，反应的化学方程式是2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2↑。根据电子守恒：2Cu～4e－～O2，反应中生成1 mol氧气转移4 mol 电子，而转移4 mol电子生成2 mol铜，F表示反应生成氧气的物质的量，E表示反应生成Cu的物质的量或生成硫酸的物质的量或消耗水的物质的量或消耗硫酸铜的物质的量，答案选B。

2．C

【解析】

【分析】

该原电池中，a为负极、b为正极。

【详解】

A、碳棒为正极，氢离子得到电子产生氢气，正确；

B、电子从负极经过外电路流向正极，正确；

C、a为负极，b为正极，错误；

D、负极发生氧化反应，如a极金属为Zn，正确。

3．B

【详解】

A、正极上得电子发生还原反应，根据2CH3OH+3O2+4OH﹣2CO32﹣+6H2O知，放电时，氧气参与反应的电极为正极，故A错误．

B、放电时，负极上甲醇失电子发生氧化反应，甲醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水，电极反应式为CH3OH+8OH﹣﹣6e﹣=CO32﹣+6H2O，故B正确．

C、2CH3OH+3 O2+4OH﹣2CO32﹣+6H2O 转移电子

67.2L 12mol

5.6L 1mol

所以，标况下，通入5.6LO2并完全反应后，有1mol电子转移，故C错误．

D、放电时，正极上氧气得电子和水反应生成氢氧根离子，电极反应式为O2+2H2O+4e﹣=4OH ﹣，所以通入氧气的电极附近溶液的pH升高，故D错误。

故选B．

4．D

【解析】

【分析】

通过图像可知，此装置为原电池，Zn比Cu活泼，则Zn为负极，Cu为正极。

【详解】

A.Zn为负极，反应为：Zn-2e-=Zn2+，溶液中的Zn2+离子浓度增大，A错误；

B.Cu为正极，工作时电子流入，反应式：Cu2＋+2e－=Cu，B错误；

C. 原电池工作时，Zn电极发生氧化反应，Zn-2e-=Zn2+，C错误；

D.正负极得失电子数相等时，相加为总反应式，Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，D正确，答案为D。

5．B

【分析】

以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液的电池中，Zn为负极，发生反应：Zn －2e－＋2OH－=Zn(OH)2，K2FeO4为正极，发生反应：FeO42-＋4H2O＋3e－=Fe(OH)3＋5OH－，放电过程中有OH－生成，则电解质溶液的浓度增大，OH－向负极迁移，

【详解】

A、以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液的电池中，Zn为负极，故A正确；

B、Zn为负极，发生反应：Zn－2e－＋2OH－=Zn(OH)2，K2FeO4为正极，发生反应：FeO42-＋4H2O＋3e－=Fe(OH)3＋5OH－，故B错误；

C、放电过程中有OH－生成，则电解质溶液的浓度增大，故C正确；

D、电池工作时OH－向负极迁移，故D正确；

故选B。

6．A

【详解】

①Y与M用导线连接放入稀硫酸中，M上冒气泡，说明M作为原电池的正极，活泼性M

②M、N为电极，与N的盐溶液组成原电池，电子从M极流出，经过外电路，流入N极，电子经外电路从负极流向正极，那么M极为负极，活泼性M>N；③Z+2H2O(冷

水)=Z(OH)2+H2↑，Z的化学性质非常活泼；④水溶液中，X+Y2+=X2++Y，X可以置换出Y的盐溶液中的Y，所以活泼性X>Y，所以五种金属活动性由强到弱的顺序为：Z>X>Y>M>N；答案选A。

7．D

【详解】

①电解时通电发生了化学反应，因此是把电能转变成化学能，①正确；②电解时先通电，后发生化学反应，不是把化学能转变成电能，而是把电能转变成化学能，②错误；③电解质溶液导电时在溶液中阴离子、阳离子定向移动，并在两个电极上发生氧化还原反应，有新物质产生，发生的是化学变化，金属导电是自由电子定向移动，没有新物质产生，是物理变化，③正确；④电解不仅能使自发反应进行，也能使非自发反应进行，即无论氧化还原反应是否可以自发进行，都可通过电解的原理实现，

④正确；⑤任何溶液被电解时，在两个电极上就会有电子的失去和获得，故必然导致氧化还原反应的发生，⑤正确；故合理的是①③④⑤，选项D符合要求。

8．A

【详解】

A、酸性环境中，钢铁主要发生析氢腐蚀，A错误；

B、酸性环境中，钢铁主要发生析氢腐蚀，为避免钢铁腐蚀，则应使钢铁作原电池回路的正极，金属棒M作负极，则M应比Fe活泼，B正确；

C、M作负极，其电极反应为M-ne-=M n+，C正确；

D、该方法为牺牲阳极的阴极保护法，D正确；

故选A。

9．B

【解析】

【详解】

A．碱性锌锰电池中，MnO2中Mn元素化合价降低，发生还原反应，作氧化剂，故A错误；B．银锌纽扣电池工作时，Ag2O发生还原反应生成Ag，故B正确；

C．铅酸蓄电池总电池反应为：PbO2+2H2SO4+Pb2PbSO4+2H2O，可知放电时铅酸蓄电池硫酸浓度不断减小，故C错误；

D．电镀时，镀层阳离子在待镀的金属制品表面放电形成镀层，化合价降低，发生还原反应，故D错误；

10．C

【详解】

A、Li发生氧化反应，所以Li为负极，故A正确；

B、电池充电反应为LiMn2O4=Li1-x Mn2O x+xLi，故B正确；

C、放电时，b极锂的化合价升高发生氧化反应，故C错误；

D、a为正极，放电时溶液中Li+从b向a迁移，故D正确。答案选C。

11．B

【详解】

A.发生电化学腐蚀时,金属应不纯，则纯银器主要发生化学腐蚀，故A正确；

B.铁比锡活泼，当镀锡铁制品的镀层破损时，铁易被腐蚀，故B错误；

C.海轮外壳连接锌块，锌为负极，保护外壳不受腐蚀，为牺牲阳极的阴极保护法，故C正确；

D.防止金属被氧化，金属应连接电源的负极，防止金属的腐蚀，故D正确；

综上所述，本题选B。

12．B

【分析】

根据图中信息，电极反应为，阳极：C＋2O2－－4e－=CO2↑，阴极：2Ca2＋＋4e－=2Ca，然后发生的反应为TiO2＋2Ca=Ti＋2CaO，故总反应为电解TiO2生成Ti和O2。

【详解】

A. 由TiO2制得1 mol金属Ti，理论上外电路转移4 mol电子，A不正确；

B. 阳极的电极反应式为C＋2O2－－4e－= CO2↑，B正确；

C. 在制备金属钛前后，整套装置中CaO的总量不变，C不正确；

D. 若用铅蓄电池作该装置的供电电源，“＋”接线柱应连接电源的正极，即PbO2电极，D不正确。

故选B。

13．B

【详解】

量筒内的空气、溶有O2的食盐水和铁球(铁碳合金)组成原电池，发生了吸氧腐蚀，其负极反应是2Fe－4e－=2Fe2＋，正极反应是O2＋2H2O＋4e－=4OH－；Fe2＋与OH－结合成Fe(OH)2，再被氧化成Fe(OH)3，Fe(OH)3脱水生成Fe2O3·xH2O，而在铁球表面出现红棕色锈斑；故①

正确；

④由于量筒中的O 2被吸收，所以量筒内的水位会上升。故④正确；

故选B 。

14．C

【详解】

A ．根据电解原理，粗镍在阳极上失去电子，发生氧化反应，故A 错误；

B ．粗镍作阳极，根据金属活动性顺序，金属活动性强的先放电，因此阳极先发生反应：2Zn 2e n =Z -+-，阴极发生反应：2Ni 2e =Ni +-+，因此电解过程中阳极减少的质量与阴极增加的质量不相等，故B 错误；

C ．根据相应离子的氧化性强弱顺序，推出Ni 比Cu 活泼，Ni 放电，Cu 不放电，阳极泥中主要有Cu 和Pt ，故C 正确；

D ．精炼时，电解液中含有2Ni +，因此电解后溶液中存在的金属阳离子除2Fe +、2Zn +外，还有2Ni +，故D 错误；

答案选C 。

15．A

【分析】

铅蓄电池：Pb 作负极，失电子发生氧化反应，其电极反应式为：Pb+SO 42--2e -=PbSO 4；PbO 2作正极，得电子发生还原反应，其电极反应式为：PbO 2+2e -+SO 42-+4H +=PbSO 4+2H 2O 。

【详解】

A. 由2PbSO 4＋2H 2O PbO 2＋Pb ＋2H 2SO 4反应可知，原电池放电消耗硫酸生成硫酸铅，充电过程中，硫酸铅生成铅、二氧化铅和硫酸，水蒸发减少，不需要补充硫酸，A 错误；

B. 原电池工作是放电过程，负极失电子，发生氧化反应，正极得电子，发生还原反应，Pb 作负极，PbO 2作正极，B 正确；

C. 原电池工作是放电过程，负极失电子，发生氧化反应，负极上发生的反应为：Pb+SO 42--2e -=PbSO 4，C 正确；

D. 原电池工作过程中，硫酸被消耗，两电极均生成难溶于水的硫酸铅，电解质溶液的密度减小，D 正确。

答案为A 。

16．锌不断溶解Cu2＋＋2e－=Cu 锌极镀上一层红色的铜Cu－2e－=Cu2＋4OH－－4e－=2H2O＋O2↑2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋0.175a

【详解】

(1)①断开K2，闭合K1，则构成原电池，Zn为负极，失去电子变为Zn2＋进入溶液；Cu为正极，其电极反应式为Cu2＋＋2e－=Cu；

②断开K1，闭合K2，则构成电解池，A极为阴极，有红色铜在Zn极表面析出；B极为阳极，Cu失去电子变成Cu2＋进入溶液，电极反应为Cu－2e－=Cu2＋；

(2)③图2中石墨为阳极，其电极反应式为4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，总电解反应式为

2Cu2＋＋2H2O2Cu＋O2↑＋4H＋；

④根据转移电子守恒得：

ag

64g/mol

×2=

VL

22.4L/mol

×4，V＝0.175a L。

17．2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑2Al＋2OH－＋2H2O==2AlO2－＋3H2↑4OH－－4e－==2H2O＋O2↑H＋放电，促进水的电离，OH－浓度增大 B

【分析】

根据电解原理可知，该电解池的阳极区通入工业级氢氧化钾的溶液，阴极区通入含少量氢氧化钾的水，电解过程中，阴极上水电离产生的H＋放电生成氢气，促进水的电离，OH－浓度增大，K+通过阳离子交换膜进入阴极区，达到提纯的目的。

【详解】

(1)工业冶炼铝的方法是电解熔融的氧化铝，化学方程式是2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。

(2)铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是2Al＋2OH－＋2H2O==2AlO2－＋3H2↑。

(3)工业级氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)。

①该电解槽的阳极上OH－放电生成氧气，电极反应式是4OH－－4e－==2H2O＋O2↑。

②通电开始后，阴极上水电离产生的H＋放电生成氢气，促进水的电离，OH－浓度增大，故阴极附近溶液pH会增大。

③除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口B导出。

18．2H＋＋2e-=H2↑增大甲池中：左—Fe，右—C；乙池中：左—Fe，右—C a 铁

屑表面生成红棕色锈斑，试管内液面上升

【分析】

（1）①图为原电池反应，Fe为负极，发生：Fe-2e－=Fe2－，石墨为正极，发生2H＋+2e－=H2；原电池中阴离子向负极移动；

②Fe和H2SO4之间的反应结合电解池和原电池的原理分析回答；

（2）装置丙中，根据易生锈的是构成原电池作负极的分析，根据吸氧腐蚀消耗了空气中的氧气，使试管内压强降低，则大气压使试管中液面会上升．

【详解】

(1)①电池反应中Fe作负极，石墨棒作正极，右侧电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑。由于平衡电荷的需要，盐桥中的Cl－向负极迁移，故NaCl溶液中c(Cl－)增大。

故答案为：2H＋+2e－=H2↑；增大；

②装置乙是电解装置，阴极(右侧)产生H2，同时根据总反应式可知Fe只能作阳极(左侧)。由已知条件知，在装置甲中，Fe作原电池的负极，在左侧，C作原电池的正极，在右侧。故答案为：甲池中：左—Fe，右—C；乙池中：左—Fe，右—C

(2)装置丙中由于a点既与电解液接触，又与空气接触，故易生锈。装置丁中铁屑发生吸氧腐蚀，负极：Fe－2e－=Fe2＋，正极：O2＋4e－＋2H2O=4OH－，生成的离子继续反应：Fe2＋＋2OH －=Fe(OH)2↓，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3,2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O＋(3－x)H2O，由整个反应来看，最终铁屑表面会生成红棕色的铁锈，由于反应消耗氧气，因此试管内液面上升。故答案为：a；生铁表面生成红棕色锈斑，试管内液面上升．

【点睛】

本题主要考查了原电池、电解池的原理及其应用，解题关键：掌握原电池、电解池基本原理，难点（2）装置丁中发生吸氧腐蚀消耗了空气中的氧气，生铁表面生成红棕色锈斑，使试管内压强降低，则大气压使试管中液面会上升。

19．

【详解】

因为总反应式为Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑，所以负极为Fe，正极可为Cu、Ag或石墨，电解质溶液为稀硫酸，按原电池示意图一般形式画出装置图。

故答案为：

20．铁钉或铁条铜钉(其他的惰性电极如铅笔芯、铂等都正确) 烧杯导线电能电能负Fe－2e－=Fe2＋氧化正2H＋＋2e－=H2↑还原

【分析】

由反应Fe+2H+=Fe2++H2↑可知，反应中Fe被氧化，应为原电池的负极，则正极可为活泼性较铁弱的金属或非金属单质，结合形成原电池的条件以及能量的转化形式分析解答。

【详解】

(2)由形成原电池的条件结合反应原理Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑可知，需要铁为负极，正极为铜钉(其他的惰性电极如铅笔芯、铂等都可以)，硫酸为电解质溶液，还需要烧杯、导线等，故答案为铁钉或铁条；铜钉(其他的惰性电极如铅笔芯、铂等都可以)；烧杯；导线；

(4)①在原电池中，化学能转化为电能，在耳机中又由电能转化为声音这种能量，故答案为电能；电能；

②在原电池中，铁为负极，发生氧化反应，电极方程式为Fe-2e-=Fe2+，铜为正极，发生还原反应，电极方程式为2H++2e-=H2↑，如果将装置中的耳机改为电流计，铁钉应该接电流表的负极，电流表指针发生偏转，故答案为负；Fe－2e－=Fe2＋；氧化；

③根据②的分析，铜为正极，发生还原反应，电极方程式为2H++2e-=H2↑，应该接电流表的正极，故答案为正；2H＋＋2e－=H2↑；还原。

21．Al-3e-=Al3+实验①中锌比铜活泼，锌作负极，实验⑤中铝比锌活泼，锌作正极，两实验中电流方向相反水果品种电极材料合理

【分析】

（1）锌、铝和水果形成原电池时，铝易失电子作负极，锌作正极；

（2）形成的原电池中，较活泼的金属易失电子而作负极；

（3）根据图表中金属、电极和电压的关系分析；

（4）将多个此电池串联起来，增大电压，。

【详解】

（1）实验6中电极是铝比锌与铝活泼，铝为负极，反应式为Al-3e-=Al3+；

（2）实验1中锌比铜活泼，锌为负极，实验5中铝比锌活泼，锌为正极，故两实验中电流方向相反；

（3）由实验1和5可知,水果电池的电压与水果的品种及电极材料有关。

（4）将多个此电池串联起来，增大电压，再接发光二极管，这样做合理。

【点睛】

本题考查了原电池原理，知道原电池中正负极的判断方法、会根据图表分析即可解答，难点（4）将多个此电池串联起来，增大电压。