1、第3节化学能转化为电能电池第1课时原电池的工作原理经典基础题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 解析A项：形成原电池，铜为正极，电极反应为 2H2e=H2，铜片表面出现气泡；B项：锌片作负极，铜片作正极，发生反应ZnCu2=Zn2Cu，在铜片上析出铜使其质量增加；C项：发生的反应是Cu2Fe3=Cu22Fe2，没析出单质铁；D项：发生反应ZnCu2=Zn2C
2、u，置换出的Cu与剩余的Zn接触，置于盐酸中，构成了原电池，放出H2的速率加快。2在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是()A正极附近的SO离子浓度逐渐增大 B电子通过导线由铜片流向锌片C正极有O2逸出D铜片上有H2逸出答案D解析铜锌原电池中，锌为负极，铜为正极，原电池工作时，Zn失电子被氧化而溶解，H在铜片上得电子逸出氢气，电解质溶液中SO向负极移动，电子沿导线由锌流向铜。3原电池正、负电极的极性不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列由不同材料组成的原电池，电极反应正确的是()A由Fe、Cu与稀硫酸组成的原电池，其负极反应式为Fe3e=Fe3B由A
3、l、Mg与氢氧化钠溶液组成的原电池，其负极反应式为Mg2e2OH=Mg(OH)2C由Pb、Cu与氯化铁溶液组成的原电池，其正极反应式为Cu2e=Cu2D由Al、Cu与浓硝酸组成的原电池，其负极反应式为Cu2e=Cu2答案D解析由Fe、Cu与稀硫酸组成的原电池，Fe作负极，电极反应式为：Fe2e=Fe2，A错；由Al、Mg与氢氧化钠溶液组成的原电池，电池总反应为2Al6H2O2NaOH=2NaAl(OH)43H2，Al作负极，电极反应式为Al3e4OH=Al(OH)4，B错；由Pb、Cu与氯化铁溶液组成的原电池，正极为Pb，电极反应式为Fe3e=Fe2，C错；由Al、Cu与浓硝酸组成的原电池，A
4、l遇浓硝酸钝化，Cu作负极，电极反应式为Cu2e=Cu2，D对。4用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂KNO3的U形管)构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是()在外电路中，电流由铜电极流向银电极正极反应为：Age=Ag实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池的反应相同A B C D答案C解析铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、盐桥构成原电池，Cu作负极，Ag作正极，两极电极反应分别为：负极：Cu2e=Cu2，正极：2Ag2e=2Ag，盐桥起到了传导离子、形成闭合回路的作用，电子的流向是由负
5、极流向正极，电流的方向和电子的流向相反，因此C正确。5以锌片和铜片为两极，以稀硫酸为电解质溶液组成原电池，当导线中通过2 mol电子时，下列说法正确的是()A锌片溶解了1 mol，铜片上析出1 mol H2B两极上溶解和析出的物质质量相等C锌片溶解31 g，铜片上析出1 gH2D锌片溶解了1 mol，硫酸消耗0.5 mol答案A解析根据两电极得失电子数相等计算。负极：Zn2e=Zn2；正极：2H2e=H2。当溶解1 mol锌时失去2 mol电子，铜片上析出1 mol氢气也得到2 mol电子，所以A正确。6下列各装置中，在铜电极上不能产生气泡的是()答案B解析装置A和C中无外接电源，且构成原电池
6、，稀H2SO4作电解质溶液，铜做正极，放出H2。装置B是电解池，铜做阳极，电极反应为Cu2e=Cu2，无气体生成。装置D是电解池，铜做阴极，电极反应为2H2e=H2。7一个原电池的反应的离子方程式是ZnCu2=Zn2Cu，该反应的原电池的正确组成是() ABCD正极ZnCuZnFe负极CuZnAgZn电解质溶液CuCl2H2SO4CuSO4CuCl2答案D解析从ZnCu2=Zn2Cu看，该电池负极反应为Zn2e=Zn2，故负极一定为Zn，正极反应为Cu22e=Cu，电解质溶液应含Cu2，正极活泼性比Zn弱即可。8下列叙述是小明做完铜、锌原电池的实验后得出的结论和认识，你认为正确的是()A构成原
7、电池正极和负极的材料必须是两种金属B由铜、锌作电极与硫酸铜溶液组成的原电池中铜是负极C电子沿外导线由锌流向铜，通过硫酸溶液被氢离子得到而放出氢气D铜锌原电池工作时，若有13克锌被溶解，电路中就有0.4 mol电子通过答案D解析活泼金属与非金属导体，如锌和石墨电极也能跟电解质溶液组成原电池；在原电池中，活泼金属是负极，电子不能通过电解质溶液，应该是氢离子在铜极上得到由锌沿外导线转移过来的电子；铜锌原电池工作时，锌做负极失电子，电极反应为Zn2e=Zn2，1 mol Zn失去2 mol电子，所以0.2 mol锌(质量为13 g)被溶解，电路中有0.4 mol电子通过。9根据下图，可判断出下列离子方
8、程式中错误的是()A2Ag(s)Cd2(aq)=2Ag(aq)Cd(s)BCo2(aq)Cd(s)=Co(s)Cd2(aq)C2Ag(aq)Cd(s)=2Ag(s)Cd2(aq)D2Ag(aq)Co(s)=2Ag(s)Co2(aq)答案A解析活泼金属作原电池负极，由图可知金属活泼性顺序为CdCoAg，所以A中Ag不能置换Cd，故 B、C、D正确，A错。10某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是()Aa和b不连接时，铁片上会有金属铜析出Ba和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu22e=CuC无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色Da和b分别连接直流电源
9、正、负极，电压足够大时，Cu2向铜电极移动答案D解析a、b不连接，未形成原电池，Cu2与Fe在接触面上直接反应，A项正确；a、b用导线连接，铜片作正极，Cu2在该电极上得电子，B项正确；a、b连接与否，溶液中的Cu2均得电子发生还原反应生成Cu，Fe均失电子发生氧化反应生成Fe2，故溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色，C项正确；a与电源正极相连时，Cu片作阳极，Cu2向Fe电极移动，D项错误。能力提升题11某校化学研究性学习小组欲设计实验验证Fe、Cu的金属活动性，他们提出了以下两种方案。请你帮助他们完成有关实验项目：方案：有人提出将大小相等的铁片和铜片，分别同时放入稀硫酸(或稀盐酸)中，观察产生气泡
10、的快慢，据此确定它们的活动性。该原理的离子方程式为_。方案：有人利用Fe、Cu作电极设计成单池原电池，以确定它们的活动性。试在下面的方框内画出原电池装置图，标出原电池的电极材料和电解质溶液，并写出电极反应式。正极反应式： _；负极反应式： _。方案：结合你所学的知识，帮助他们再设计一个验证Fe、Cu活动性的简单实验方案(与方案、不能雷同)：_，用离子方程式表示其反应原理：_。答案方案：Fe2H=Fe2H2方案2H2e=H2Fe2e=Fe2方案：将铁片置于CuSO4溶液中，一段时间后观察Fe表面是否有金属铜析出FeCu2=Fe2Cu解析方案：铁与酸反应而铜与酸不反应。Fe2H=Fe2H2方案：设
11、计原电池时以铁、铜为电极，电解质溶液应能与电极反应，实验现象应比较明显。方案：设计简单实验时注意原理与方案及方案的原理不同，且现象明显，操作简单。12能量之间可以相互转化：电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。限选材料：ZnSO4(aq)，FeSO4(aq)，CuSO4(aq)；铜片，铁片，锌片和导线。(1)完成原电池的甲装置如右图所示，并作相应标注。要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。(2)以铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极_。(3)
12、甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是_，其原因是_。答案(1)(装置图如右)(2)电极逐渐溶解变细(3)甲可以避免活泼金属Zn和CuSO4的接触，从而避免能量损失，并提供稳定电流解析由题给试剂，结合原电池的形成条件可知，组合的原电池可以是：锌与铜、锌与铁、铁与铜原电池。由图示所给电子移动方向可知，左边为负极(活泼金属)、右边为正极(不活泼金属)，则组装的原电池可以如下：当铜片做电极时，铜片一定是正极，则负极是活泼的金属(失电子发生氧化反应)，反应的现象是电极逐渐溶解。以Zn和Cu做电极为例，如果不用盐桥则Zn与CuSO4反应，置换出的Cu附着在Zn表面，阻碍了Zn与CuSO4的接触
13、，不能提供稳定电流。13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 molL1的稀H2SO4中，乙同学将电极放入6 molL1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_。答案(1)Mg2e=Mg22H2e=H2(2)2Al8OH6e=2Al(OH)46H2O6e=6OH3H2 2Al2OH6H2O=2Al(OH)43H2解析(1)甲池中电池总反应方程式为MgH2SO4=MgSO4H2，Mg作负极，电极反应式为Mg2e=Mg2，Al作正极，电极反应式为2H2e=H2。(2)乙池中电池总反应方程式为2Al2NaOH6H2O=2NaAl(OH)43H2，负极上为Al被氧化生成Al3后与OH反应生成Al(OH)4，电极反应式为2Al8OH6e=2Al(OH)4；正极产物为H2，电极反应式为6H2O6e=6OH3H2。