2022-2023学年高中化学苏教版选择性必修1 课时跟踪检测(四) 原电池的工作原理 word版含解析
文档属性
| 名称 | 2022-2023学年高中化学苏教版选择性必修1 课时跟踪检测(四) 原电池的工作原理 word版含解析 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 1.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2022-08-24 20:38:37 | ||
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文档简介
课时跟踪检测(四) 原电池的工作原理
[基础巩固练]
知识点一 化学能与电能的转化
1．(2021·江苏南京高二检测)下列装置工作时，将化学能转化为电能的是( )
A.风力发电机 B.硅太阳能电池
C.纽扣式银锌电池 D.电解熔融氯化钠
2．下列有关电化学知识的描述正确的是( )
A．反应CaO＋H2O===Ca(OH)2可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，将化学能转化为电能
B．某原电池反应为Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，装置中的盐桥中可装含琼胶的KCl饱和溶液
C．原电池的两极一定是活泼性不同的两种金属
D．理论上，任何能自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池
知识点二 原电池的工作原理
3．下列说法正确的是( )
A．原电池中，负极上发生的反应是还原反应
B．原电池中，电流的方向是负极—导线—正极
C．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
D．在原电池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极
4．(2021·江苏徐州高二检测)根据下图，判断下列说法中错误的是( )
A．导线上电子由Ag极流向石墨极
B．负极电极反应式：Fe3＋＋e－===Fe2＋
C．盐桥中阴离子移向AgNO3溶液
D．电池反应为Fe3＋＋Ag===Fe2＋＋Ag＋
5．由锌片、铜片和200 mL稀H2SO4组成的原电池如图所示。
(1)原电池的负极反应式是_______________________________________________，
正极反应式是_________________________________________________________。
(2)外电路中电流的方向是_____________________________________________。
(3)一段时间后，当在铜片上放出2.24 L(标准状况)气体时，H2SO4恰好消耗一半。则产生这些气体的同时，共消耗________g锌，此时转移的电子的物质的量为________，原硫酸的物质的量浓度是__________(设溶液体积不变)。
知识点三 原电池原理的应用
6．(2021·河北衡水高二检测)一个电池反应的离子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该反应的原电池的正确组合是( )
选项 A B C D
正极 Zn Cu Cu Fe
负极 Cu Zn Zn Zn
电解质溶液 CuCl2 H2SO4 CuSO4 HCl
7．(2021·江苏苏州高二期末)将反应Cu(s)＋2Ag＋(aq)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计成如图所示的原电池，下列叙述正确的是( )
A．KNO3盐桥中的K＋移向Cu(NO3)2溶液
B．该原电池可使用KCl盐桥
C．工作一段时间后，Cu(NO3)2溶液中c(Cu2＋)增大
D．取出盐桥后，电流表的指针依然发生偏转
[素养提升练]
8．根据反应KMnO4＋FeSO4＋H2SO4―→MnSO4＋Fe2(SO4)3＋K2SO4＋H2O(未配平)设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1 mol·L－1，溶液的体积均为200 mL，盐桥中装有琼脂凝胶，内含K2SO4。下列说法不正确的是( )
A．石墨b是原电池的负极，发生氧化反应
B．甲烧杯中的电极反应式：MnO＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O
C．电池工作时，盐桥中的阴、阳离子分别向乙、甲烧杯中移动，保持溶液中的电荷平衡
D．忽略溶液体积变化，Fe2(SO4)3浓度变为1.5 mol·L－1时，反应中转移的电子的物质的量为0.1 mol
9．(2021·江苏淮安高二检测)原电池的电极反应式不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法错误的是( )
A．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池，负极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
B．由Al、Cu、稀硫酸组成的原电池，负极的电极反应式为Al－3e－===Al3＋
C．由Al、Mg、NaOH溶液组成的原电池，负极的电极反应式为Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O
D．由Al、Cu、浓硝酸组成的原电池，负极的电极反应式为Al－3e－===Al3＋
10．(2021·天津高二期中)某校化学兴趣小组为了探究原电池工作原理，进行如下系列实验。
请分析实验结果并回答相应问题：
(1)实验一中，铜片、锌片表面均有红色物质析出，电流表指针发生偏转，但较短时间内电流明显减小。实验结束时测得锌片减少了3.94 g，铜片增重了3.84 g，则该原电池的工作效率是________(指参加原电池反应的锌占反应总量的百分率)。
(2)实验二中，刚将铜片、锌片插入溶液中时电流表指针发生偏转，但立即就归零了。为什么锌的电子不能持续通过导线流向铜极给Cu2＋？_____________________________。
(3)实验三中，盐桥中K＋移向________(填“ZnSO4”或“CuSO4”)溶液，如果Zn的消耗速率为1×10－3 mol·s－1，则K＋的迁移速率为________mol·s－1。与实验一相比，实验三原电池的工作效率大大提高，原因是________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)根据实验一、二、三可得出的结论是____________________________________
________________________________________________________________________(写出两点即可)。
课时跟踪检测(四) 原电池的工作原理
[基础巩固练]
知识点一 化学能与电能的转化
1．(2021·江苏南京高二检测)下列装置工作时，将化学能转化为电能的是( )
A.风力发电机 B.硅太阳能电池
C.纽扣式银锌电池 D.电解熔融氯化钠
解析：C 该装置将风能转化为电能，A错误；该装置将太阳能转化为电能，B错误；该装置将化学能转化为电能，C正确；该装置将电能转化为化学能，D错误。
2．下列有关电化学知识的描述正确的是( )
A．反应CaO＋H2O===Ca(OH)2可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，将化学能转化为电能
B．某原电池反应为Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，装置中的盐桥中可装含琼胶的KCl饱和溶液
C．原电池的两极一定是活泼性不同的两种金属
D．理论上，任何能自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池
解析：D A项，该反应不是氧化还原反应，不能把该反应设计成原电池，错误；B项，某原电池反应为Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，装置中的盐桥中可装含琼胶的KNO3饱和溶液，不能装含琼胶的KCl饱和溶液，因为氯化钾与硝酸银会发生反应，错误；C项，原电池的两极不一定是活泼性不同的两种金属，也可能是一种金属和一种导电的非金属，错误。
知识点二 原电池的工作原理
3．下列说法正确的是( )
A．原电池中，负极上发生的反应是还原反应
B．原电池中，电流的方向是负极—导线—正极
C．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
D．在原电池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极
解析：D A项，负极上发生氧化反应；B项，电流的方向应是正极—导线—负极；C项，盐桥不能用导线代替。
4．(2021·江苏徐州高二检测)根据下图，判断下列说法中错误的是( )
A．导线上电子由Ag极流向石墨极
B．负极电极反应式：Fe3＋＋e－===Fe2＋
C．盐桥中阴离子移向AgNO3溶液
D．电池反应为Fe3＋＋Ag===Fe2＋＋Ag＋
解析：B 银作原电池的负极，电子从银极流向石墨极，正确，不选A；负极是银极，银失去电子生成银离子，错误，选B；盐桥中的阴离子移向负极，即向硝酸银溶液移动，正确，不选C；电池反应为银与铁离子反应生成银离子和亚铁离子，正确，不选D。
5．由锌片、铜片和200 mL稀H2SO4组成的原电池如图所示。
(1)原电池的负极反应式是_______________________________________________，
正极反应式是_________________________________________________________。
(2)外电路中电流的方向是_____________________________________________。
(3)一段时间后，当在铜片上放出2.24 L(标准状况)气体时，H2SO4恰好消耗一半。则产生这些气体的同时，共消耗________g锌，此时转移的电子的物质的量为________，原硫酸的物质的量浓度是__________(设溶液体积不变)。
解析：(1)根据电极材料可知，锌为负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，铜为正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；(2)外电路中电流从正极流向负极；(3)当正极上放出2.24 L(标准状况)氢气时，则有：
Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑ ～ 2e－
65 g 1 mol 22.4 L 2 mol
m n(H2SO4) 2.24 L n(e－)
计算可得：m＝6.5 g，n(H2SO4)＝0.1 mol，n(e－)＝0.2 mol，则c(H2SO4)＝＝1.0 mol·L－1。
答案：(1)Zn－2e－===Zn2＋ 2H＋＋2e－===H2↑
(2)由Cu极流向Zn极 (3)6.5 0.2 mol 1.0 mol·L－1
知识点三 原电池原理的应用
6．(2021·河北衡水高二检测)一个电池反应的离子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该反应的原电池的正确组合是( )
选项 A B C D
正极 Zn Cu Cu Fe
负极 Cu Zn Zn Zn
电解质溶液 CuCl2 H2SO4 CuSO4 HCl
解析：C 该原电池负极为Zn，正极为比Zn不活泼的金属或石墨等，电解质溶液中含有Cu2＋，故只有C选项正确。
7．(2021·江苏苏州高二期末)将反应Cu(s)＋2Ag＋(aq)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计成如图所示的原电池，下列叙述正确的是( )
A．KNO3盐桥中的K＋移向Cu(NO3)2溶液
B．该原电池可使用KCl盐桥
C．工作一段时间后，Cu(NO3)2溶液中c(Cu2＋)增大
D．取出盐桥后，电流表的指针依然发生偏转
解析：C 该原电池中Cu为负极，Cu极的电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，Ag为正极，Ag极的电极反应式为Ag＋＋e－===Ag。A项，KNO3盐桥中的K＋移向正极，即移向AgNO3溶液，错误；B项，KCl与AgNO3反应会生成AgCl沉淀，不能使用KCl盐桥，错误；C项，由于负极反应生成的Cu2＋进入Cu(NO3)2溶液中，故工作一段时间后，Cu(NO3)2溶液中c(Cu2＋)增大，正确；D项，取出盐桥后，不能形成闭合回路，电流表的指针不会发生偏转，错误。
[素养提升练]
8．根据反应KMnO4＋FeSO4＋H2SO4―→MnSO4＋Fe2(SO4)3＋K2SO4＋H2O(未配平)设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1 mol·L－1，溶液的体积均为200 mL，盐桥中装有琼脂凝胶，内含K2SO4。下列说法不正确的是( )
A．石墨b是原电池的负极，发生氧化反应
B．甲烧杯中的电极反应式：MnO＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O
C．电池工作时，盐桥中的阴、阳离子分别向乙、甲烧杯中移动，保持溶液中的电荷平衡
D．忽略溶液体积变化，Fe2(SO4)3浓度变为1.5 mol·L－1时，反应中转移的电子的物质的量为0.1 mol
解析：D 根据题给反应可知，Fe2＋的化合价升高，则石墨b为负极，发生氧化反应，故A正确；石墨a为正极，发生还原反应，电极反应式为MnO＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O，故B正确；盐桥的作用是形成闭合回路，同时保持溶液中的电荷平衡，根据原电池工作原理知，阳离子向正极移动，即K＋向甲烧杯移动，SO向乙烧杯移动，故C正确；负极的电极反应式为Fe2＋－e－===Fe3＋，生成的Fe3＋的物质的量为(200×10－3×1.5×2－200×10－3×1×2)mol＝0.2 mol，因此外电路中转移电子的物质的量为0.2 mol，故D错误。
9．(2021·江苏淮安高二检测)原电池的电极反应式不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法错误的是( )
A．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池，负极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
B．由Al、Cu、稀硫酸组成的原电池，负极的电极反应式为Al－3e－===Al3＋
C．由Al、Mg、NaOH溶液组成的原电池，负极的电极反应式为Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O
D．由Al、Cu、浓硝酸组成的原电池，负极的电极反应式为Al－3e－===Al3＋
解析：D 铁比铜活泼，铁作负极，负极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，故A正确；铝比铜活泼，铝作负极，负极的电极反应式为Al－3e－===Al3＋，故B正确；虽然镁比铝活泼，但镁不与氢氧化钠溶液反应，因此铝作负极，负极的电极反应式为Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O，故C正确；Al遇浓硝酸发生钝化，则铜作负极，负极的电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，故D错误。
10．(2021·天津高二期中)某校化学兴趣小组为了探究原电池工作原理，进行如下系列实验。
请分析实验结果并回答相应问题：
(1)实验一中，铜片、锌片表面均有红色物质析出，电流表指针发生偏转，但较短时间内电流明显减小。实验结束时测得锌片减少了3.94 g，铜片增重了3.84 g，则该原电池的工作效率是________(指参加原电池反应的锌占反应总量的百分率)。
(2)实验二中，刚将铜片、锌片插入溶液中时电流表指针发生偏转，但立即就归零了。为什么锌的电子不能持续通过导线流向铜极给Cu2＋？_____________________________。
(3)实验三中，盐桥中K＋移向________(填“ZnSO4”或“CuSO4”)溶液，如果Zn的消耗速率为1×10－3 mol·s－1，则K＋的迁移速率为________mol·s－1。与实验一相比，实验三原电池的工作效率大大提高，原因是________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)根据实验一、二、三可得出的结论是____________________________________
________________________________________________________________________(写出两点即可)。
解析：(1)铜片、锌片表面均有红色物质铜析出，固体减小的质量为3.94 g－3.84 g＝0.1 g，
根据反应关系式：Zn ～ Cu Δm(减小)
65 64 1
6.5 g 0.1 g
参加反应的锌的质量为6.5 g，根据电子守恒得，参加原电池反应的锌的物质的量为n(Zn)＝n(Cu)＝＝0.06 mol，该原电池的工作效率为×100%＝60%。(2)由于锌失电子形成Zn2＋进入溶液，使其显正电性，Cu2＋得电子使溶液显负电性，这两种因素均阻碍电子流向铜板，未形成闭合回路。(3)实验三中，铜为正极，锌为负极，电流在外电路中由铜流向锌，溶液中电流由锌流向铜，所以钾离子移向CuSO4 溶液，氯离子移向硫酸锌溶液；根据电荷守恒可知，如果Zn的消耗速率为1×10－3 mol·s－1，则K＋的迁移速率为2×10－3 mol·s－1；实验一中Zn直接和硫酸铜溶液接触，有少量的铜离子在锌的表面得电子发生反应，而实验三中氧化剂和还原剂互不接触，电子只能通过导线发生转移，所以工作效率大大提高。(4)根据实验一、二、三可得出的结论是Zn的活泼性比Cu的强、原电池的两极需要形成闭合回路才能产生电流、有盐桥的原电池可以提高工作效率。
答案：(1)60% (2)未形成闭合回路 (3)CuSO4 2×10－3 氧化剂和还原剂互不接触，电子只能通过导线发生转移 (4)Zn的活泼性比Cu的强、原电池的两极需要形成闭合回路才能产生电流、有盐桥的原电池可以提高工作效率(其他答案合理也可)
[基础巩固练]
知识点一 化学能与电能的转化
1．(2021·江苏南京高二检测)下列装置工作时，将化学能转化为电能的是( )
A.风力发电机 B.硅太阳能电池
C.纽扣式银锌电池 D.电解熔融氯化钠
2．下列有关电化学知识的描述正确的是( )
A．反应CaO＋H2O===Ca(OH)2可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，将化学能转化为电能
B．某原电池反应为Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，装置中的盐桥中可装含琼胶的KCl饱和溶液
C．原电池的两极一定是活泼性不同的两种金属
D．理论上，任何能自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池
知识点二 原电池的工作原理
3．下列说法正确的是( )
A．原电池中，负极上发生的反应是还原反应
B．原电池中，电流的方向是负极—导线—正极
C．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
D．在原电池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极
4．(2021·江苏徐州高二检测)根据下图，判断下列说法中错误的是( )
A．导线上电子由Ag极流向石墨极
B．负极电极反应式：Fe3＋＋e－===Fe2＋
C．盐桥中阴离子移向AgNO3溶液
D．电池反应为Fe3＋＋Ag===Fe2＋＋Ag＋
5．由锌片、铜片和200 mL稀H2SO4组成的原电池如图所示。
(1)原电池的负极反应式是_______________________________________________，
正极反应式是_________________________________________________________。
(2)外电路中电流的方向是_____________________________________________。
(3)一段时间后，当在铜片上放出2.24 L(标准状况)气体时，H2SO4恰好消耗一半。则产生这些气体的同时，共消耗________g锌，此时转移的电子的物质的量为________，原硫酸的物质的量浓度是__________(设溶液体积不变)。
知识点三 原电池原理的应用
6．(2021·河北衡水高二检测)一个电池反应的离子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该反应的原电池的正确组合是( )
选项 A B C D
正极 Zn Cu Cu Fe
负极 Cu Zn Zn Zn
电解质溶液 CuCl2 H2SO4 CuSO4 HCl
7．(2021·江苏苏州高二期末)将反应Cu(s)＋2Ag＋(aq)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计成如图所示的原电池，下列叙述正确的是( )
A．KNO3盐桥中的K＋移向Cu(NO3)2溶液
B．该原电池可使用KCl盐桥
C．工作一段时间后，Cu(NO3)2溶液中c(Cu2＋)增大
D．取出盐桥后，电流表的指针依然发生偏转
[素养提升练]
8．根据反应KMnO4＋FeSO4＋H2SO4―→MnSO4＋Fe2(SO4)3＋K2SO4＋H2O(未配平)设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1 mol·L－1，溶液的体积均为200 mL，盐桥中装有琼脂凝胶，内含K2SO4。下列说法不正确的是( )
A．石墨b是原电池的负极，发生氧化反应
B．甲烧杯中的电极反应式：MnO＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O
C．电池工作时，盐桥中的阴、阳离子分别向乙、甲烧杯中移动，保持溶液中的电荷平衡
D．忽略溶液体积变化，Fe2(SO4)3浓度变为1.5 mol·L－1时，反应中转移的电子的物质的量为0.1 mol
9．(2021·江苏淮安高二检测)原电池的电极反应式不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法错误的是( )
A．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池，负极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
B．由Al、Cu、稀硫酸组成的原电池，负极的电极反应式为Al－3e－===Al3＋
C．由Al、Mg、NaOH溶液组成的原电池，负极的电极反应式为Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O
D．由Al、Cu、浓硝酸组成的原电池，负极的电极反应式为Al－3e－===Al3＋
10．(2021·天津高二期中)某校化学兴趣小组为了探究原电池工作原理，进行如下系列实验。
请分析实验结果并回答相应问题：
(1)实验一中，铜片、锌片表面均有红色物质析出，电流表指针发生偏转，但较短时间内电流明显减小。实验结束时测得锌片减少了3.94 g，铜片增重了3.84 g，则该原电池的工作效率是________(指参加原电池反应的锌占反应总量的百分率)。
(2)实验二中，刚将铜片、锌片插入溶液中时电流表指针发生偏转，但立即就归零了。为什么锌的电子不能持续通过导线流向铜极给Cu2＋？_____________________________。
(3)实验三中，盐桥中K＋移向________(填“ZnSO4”或“CuSO4”)溶液，如果Zn的消耗速率为1×10－3 mol·s－1，则K＋的迁移速率为________mol·s－1。与实验一相比，实验三原电池的工作效率大大提高，原因是________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)根据实验一、二、三可得出的结论是____________________________________
________________________________________________________________________(写出两点即可)。
课时跟踪检测(四) 原电池的工作原理
[基础巩固练]
知识点一 化学能与电能的转化
1．(2021·江苏南京高二检测)下列装置工作时，将化学能转化为电能的是( )
A.风力发电机 B.硅太阳能电池
C.纽扣式银锌电池 D.电解熔融氯化钠
解析：C 该装置将风能转化为电能，A错误；该装置将太阳能转化为电能，B错误；该装置将化学能转化为电能，C正确；该装置将电能转化为化学能，D错误。
2．下列有关电化学知识的描述正确的是( )
A．反应CaO＋H2O===Ca(OH)2可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，将化学能转化为电能
B．某原电池反应为Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，装置中的盐桥中可装含琼胶的KCl饱和溶液
C．原电池的两极一定是活泼性不同的两种金属
D．理论上，任何能自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池
解析：D A项，该反应不是氧化还原反应，不能把该反应设计成原电池，错误；B项，某原电池反应为Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，装置中的盐桥中可装含琼胶的KNO3饱和溶液，不能装含琼胶的KCl饱和溶液，因为氯化钾与硝酸银会发生反应，错误；C项，原电池的两极不一定是活泼性不同的两种金属，也可能是一种金属和一种导电的非金属，错误。
知识点二 原电池的工作原理
3．下列说法正确的是( )
A．原电池中，负极上发生的反应是还原反应
B．原电池中，电流的方向是负极—导线—正极
C．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
D．在原电池中，阳离子移向正极，阴离子移向负极
解析：D A项，负极上发生氧化反应；B项，电流的方向应是正极—导线—负极；C项，盐桥不能用导线代替。
4．(2021·江苏徐州高二检测)根据下图，判断下列说法中错误的是( )
A．导线上电子由Ag极流向石墨极
B．负极电极反应式：Fe3＋＋e－===Fe2＋
C．盐桥中阴离子移向AgNO3溶液
D．电池反应为Fe3＋＋Ag===Fe2＋＋Ag＋
解析：B 银作原电池的负极，电子从银极流向石墨极，正确，不选A；负极是银极，银失去电子生成银离子，错误，选B；盐桥中的阴离子移向负极，即向硝酸银溶液移动，正确，不选C；电池反应为银与铁离子反应生成银离子和亚铁离子，正确，不选D。
5．由锌片、铜片和200 mL稀H2SO4组成的原电池如图所示。
(1)原电池的负极反应式是_______________________________________________，
正极反应式是_________________________________________________________。
(2)外电路中电流的方向是_____________________________________________。
(3)一段时间后，当在铜片上放出2.24 L(标准状况)气体时，H2SO4恰好消耗一半。则产生这些气体的同时，共消耗________g锌，此时转移的电子的物质的量为________，原硫酸的物质的量浓度是__________(设溶液体积不变)。
解析：(1)根据电极材料可知，锌为负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，铜为正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；(2)外电路中电流从正极流向负极；(3)当正极上放出2.24 L(标准状况)氢气时，则有：
Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑ ～ 2e－
65 g 1 mol 22.4 L 2 mol
m n(H2SO4) 2.24 L n(e－)
计算可得：m＝6.5 g，n(H2SO4)＝0.1 mol，n(e－)＝0.2 mol，则c(H2SO4)＝＝1.0 mol·L－1。
答案：(1)Zn－2e－===Zn2＋ 2H＋＋2e－===H2↑
(2)由Cu极流向Zn极 (3)6.5 0.2 mol 1.0 mol·L－1
知识点三 原电池原理的应用
6．(2021·河北衡水高二检测)一个电池反应的离子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该反应的原电池的正确组合是( )
选项 A B C D
正极 Zn Cu Cu Fe
负极 Cu Zn Zn Zn
电解质溶液 CuCl2 H2SO4 CuSO4 HCl
解析：C 该原电池负极为Zn，正极为比Zn不活泼的金属或石墨等，电解质溶液中含有Cu2＋，故只有C选项正确。
7．(2021·江苏苏州高二期末)将反应Cu(s)＋2Ag＋(aq)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计成如图所示的原电池，下列叙述正确的是( )
A．KNO3盐桥中的K＋移向Cu(NO3)2溶液
B．该原电池可使用KCl盐桥
C．工作一段时间后，Cu(NO3)2溶液中c(Cu2＋)增大
D．取出盐桥后，电流表的指针依然发生偏转
解析：C 该原电池中Cu为负极，Cu极的电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，Ag为正极，Ag极的电极反应式为Ag＋＋e－===Ag。A项，KNO3盐桥中的K＋移向正极，即移向AgNO3溶液，错误；B项，KCl与AgNO3反应会生成AgCl沉淀，不能使用KCl盐桥，错误；C项，由于负极反应生成的Cu2＋进入Cu(NO3)2溶液中，故工作一段时间后，Cu(NO3)2溶液中c(Cu2＋)增大，正确；D项，取出盐桥后，不能形成闭合回路，电流表的指针不会发生偏转，错误。
[素养提升练]
8．根据反应KMnO4＋FeSO4＋H2SO4―→MnSO4＋Fe2(SO4)3＋K2SO4＋H2O(未配平)设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1 mol·L－1，溶液的体积均为200 mL，盐桥中装有琼脂凝胶，内含K2SO4。下列说法不正确的是( )
A．石墨b是原电池的负极，发生氧化反应
B．甲烧杯中的电极反应式：MnO＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O
C．电池工作时，盐桥中的阴、阳离子分别向乙、甲烧杯中移动，保持溶液中的电荷平衡
D．忽略溶液体积变化，Fe2(SO4)3浓度变为1.5 mol·L－1时，反应中转移的电子的物质的量为0.1 mol
解析：D 根据题给反应可知，Fe2＋的化合价升高，则石墨b为负极，发生氧化反应，故A正确；石墨a为正极，发生还原反应，电极反应式为MnO＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O，故B正确；盐桥的作用是形成闭合回路，同时保持溶液中的电荷平衡，根据原电池工作原理知，阳离子向正极移动，即K＋向甲烧杯移动，SO向乙烧杯移动，故C正确；负极的电极反应式为Fe2＋－e－===Fe3＋，生成的Fe3＋的物质的量为(200×10－3×1.5×2－200×10－3×1×2)mol＝0.2 mol，因此外电路中转移电子的物质的量为0.2 mol，故D错误。
9．(2021·江苏淮安高二检测)原电池的电极反应式不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法错误的是( )
A．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池，负极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
B．由Al、Cu、稀硫酸组成的原电池，负极的电极反应式为Al－3e－===Al3＋
C．由Al、Mg、NaOH溶液组成的原电池，负极的电极反应式为Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O
D．由Al、Cu、浓硝酸组成的原电池，负极的电极反应式为Al－3e－===Al3＋
解析：D 铁比铜活泼，铁作负极，负极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，故A正确；铝比铜活泼，铝作负极，负极的电极反应式为Al－3e－===Al3＋，故B正确；虽然镁比铝活泼，但镁不与氢氧化钠溶液反应，因此铝作负极，负极的电极反应式为Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O，故C正确；Al遇浓硝酸发生钝化，则铜作负极，负极的电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，故D错误。
10．(2021·天津高二期中)某校化学兴趣小组为了探究原电池工作原理，进行如下系列实验。
请分析实验结果并回答相应问题：
(1)实验一中，铜片、锌片表面均有红色物质析出，电流表指针发生偏转，但较短时间内电流明显减小。实验结束时测得锌片减少了3.94 g，铜片增重了3.84 g，则该原电池的工作效率是________(指参加原电池反应的锌占反应总量的百分率)。
(2)实验二中，刚将铜片、锌片插入溶液中时电流表指针发生偏转，但立即就归零了。为什么锌的电子不能持续通过导线流向铜极给Cu2＋？_____________________________。
(3)实验三中，盐桥中K＋移向________(填“ZnSO4”或“CuSO4”)溶液，如果Zn的消耗速率为1×10－3 mol·s－1，则K＋的迁移速率为________mol·s－1。与实验一相比，实验三原电池的工作效率大大提高，原因是________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)根据实验一、二、三可得出的结论是____________________________________
________________________________________________________________________(写出两点即可)。
解析：(1)铜片、锌片表面均有红色物质铜析出，固体减小的质量为3.94 g－3.84 g＝0.1 g，
根据反应关系式：Zn ～ Cu Δm(减小)
65 64 1
6.5 g 0.1 g
参加反应的锌的质量为6.5 g，根据电子守恒得，参加原电池反应的锌的物质的量为n(Zn)＝n(Cu)＝＝0.06 mol，该原电池的工作效率为×100%＝60%。(2)由于锌失电子形成Zn2＋进入溶液，使其显正电性，Cu2＋得电子使溶液显负电性，这两种因素均阻碍电子流向铜板，未形成闭合回路。(3)实验三中，铜为正极，锌为负极，电流在外电路中由铜流向锌，溶液中电流由锌流向铜，所以钾离子移向CuSO4 溶液，氯离子移向硫酸锌溶液；根据电荷守恒可知，如果Zn的消耗速率为1×10－3 mol·s－1，则K＋的迁移速率为2×10－3 mol·s－1；实验一中Zn直接和硫酸铜溶液接触，有少量的铜离子在锌的表面得电子发生反应，而实验三中氧化剂和还原剂互不接触，电子只能通过导线发生转移，所以工作效率大大提高。(4)根据实验一、二、三可得出的结论是Zn的活泼性比Cu的强、原电池的两极需要形成闭合回路才能产生电流、有盐桥的原电池可以提高工作效率。
答案：(1)60% (2)未形成闭合回路 (3)CuSO4 2×10－3 氧化剂和还原剂互不接触，电子只能通过导线发生转移 (4)Zn的活泼性比Cu的强、原电池的两极需要形成闭合回路才能产生电流、有盐桥的原电池可以提高工作效率(其他答案合理也可)