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第四章 化学反应与电能
第四节 沉淀溶解平衡
第一节 原电池
第1课时 原电池的工作原理
1．认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。
2．了解原电池的工作原理。
1．以锌铜原电池为例，从宏观和微观的角度，分析理解原电池的工作原理，培养宏观辨识与微观探析的能力。
2．通过对锌铜原电池工作原理的分析，建立对电化学过程的系统分析思路，培养证据推理与模型认知的意识。
1．回顾复习原电池的工作原理及形成条件
(1)由下列装置回顾原电池工作原理
一、原电池的工作原理
失
负
Zn－2e－===Zn2＋
得
正
Cu2＋＋2e－===Cu
锌
铜
锌
铜
CuSO4＋Zn===ZnSO4＋Cu
(2)原电池的构成条件
①定义：把______能转化为____能的装置。
②构成条件
化学
电
活泼性不同
电解质
闭合
2．探究含盐桥的锌铜原电池的工作原理
(1)盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼脂，形成离子通道，把置有锌片的ZnSO4溶液和置有铜片的CuSO4溶液连在一起，构成闭合回路。
(2)现象：锌片__________，铜片上________________，电流表指针发生______。
逐渐溶解
有红色物质生成
偏转
(3)工作原理(以上述原电池为例)
电极 Zn电极 Cu电极
电极名称 ______ ______
得失电子 ____电子 ____电子
电子流向 电子流____ 电子流____
电极反应式 __________________ ________________
总反应式 ________________________________
负极
正极
失
得
出
入
Zn－2e－===Zn2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
CuSO4＋Zn===ZnSO4＋Cu
正|误|判|断
(1)原电池中电流的方向是负极→导线→正极。( )
(2)原电池中负极发生的反应是还原反应。( )
(3)锌铜原电池中电子由锌电极经过电解质溶液流向铜电极。( )
(4)在原电池中阴离子移向负极。( )
(5)原电池的正极一定是化学性质不活泼的金属。( )
(6)原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动，盐桥中的阳离子向正极移动。( )
(7)一般来说，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高。( )
×
×
×
√
×
×
√
深|度|思|考
1.锌铜原电池：盐桥中离子移动方向：________移向ZnSO4溶液，______移向CuSO4溶液。盐桥在原电池装置中的作用是______________
_______________________________________________________________________________________________________。
2．对比上一页中图1与图2两装置，更有效地将化学能转化为电能的是______，其原因是__________________________________________
__________________________________________。
Cl－
K＋
①形成闭合回路；②平衡电荷，使溶液呈电中性；③避免电极与电解质溶液直接反应，减少电流的衰减，提高原电池的工作效率
图1装置中负极直接与CuSO4溶液接触，导致部分化学能转化为热能，产生的电流强度小
图2
3．某原电池总反应为Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，装置中的盐桥中可以是装有含KCl饱和溶液的琼脂吗？
提示：不可以。因为AgNO3溶液能和KCl溶液反应生成AgCl沉淀，盐桥中可以是装有含KNO3饱和溶液的琼脂。
应|用|体|验
1.如图所示电流表的指针发生偏转，同时A极的质量减小，B极上有气泡产生，C为电解质溶液，下列说法错误的是 ( )
A．B极为原电池的正极
B．A、B、C可能分别为Zn、Cu和稀盐酸
C．C中阳离子向A极移动
D．A极发生氧化反应
C
解析：原电池中，负极金属失去电子，发生氧化反应，溶解，质量减小，故A极为负极，B极为正极，A、D项正确；A、B、C分别为Zn、Cu和稀盐酸时，可以构成原电池，且现象符合题意，B项正确；电解质溶液中阳离子移向正极，C项错误。
2．下列装置中，能构成原电池的是( )
D
解析：酒精为非电解质，A错误；选项B中未使用盐桥，没有形成闭合回路；C项中两个电极材料相同，不能形成原电池。依据原电池的构成条件可知D正确。
3．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
B
解析：A项，两个装置都为原电池装置，均发生化学能转化为电能的过程，正确；B项，根据原电池的工作原理，锌比铜活泼，锌作负极、铜作正极，铜本身不是反应物，错误；C项，锌作负极，电子从负极经外电路流向正极，正确；D项，图乙装置产生的电流在一段时间内变化不大，但图甲装置产生的电流在较短时间内就会衰减，正确。
归纳总结：
1．原电池的工作原理简图
电子移
动方向 从负极流出沿导线流入正极，电子不能通过电解质溶液
离子移
动方向 阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，离子只能在电解质溶液中移动，不能在导线上移动
若有
盐桥 盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区
若有
交换膜 离子可选择性通过交换膜，如阳离子可通过阳离子交换膜移向正极
2.原电池中正、负极的判断方法
二、原电池工作原理的应用
1．加快化学反应速率
(1)原理：在形成的原电池中，氧化反应和还原反应分别在两个电极上发生，溶液中的离子运动时相互干扰减小，电解质溶液中离子的运动更快，使化学反应速率加快。
(2)举例：在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液，CuSO4与锌发生置换反应生成Cu，从而形成微小Cu Zn原电池，加快产生H2的速率。
2．比较金属的活动性强弱
一般来说，负极金属的活动性强于正极金属。根据现象判断出原电池的正、负极，且金属的活动性：负极强于正极。
1．有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下
d>a>b>c
解析：由第一个装置a极质量减小可知，a极是负极，金属活动性：a>b；第二个装置依据氧化性、还原性的规律推出金属活动性：b>c；第三个装置的金属活动性：d>c；由第四个装置电流a→d，则电子d→a，故金属活动性：d>a。综上所述，这四种金属的活动性顺序是d>a>b>c。
2．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稀硫酸中，乙同学将电极放入6 mol·L－1NaOH溶液中，如图所示。
(1)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______(填写元素符号，下同)活动性更强，而乙会判断出______活动性更强。
由此实验，可得到的结论是__________________________________
_________________________。
Mg
Al
利用原电池反应判断金属活动性顺序
时应注意选择合适的电解质
(2)上述实验也反过来证明了“利用金属活动性顺序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：____________
__________________________________________________。
不可靠
连上一个电流表，测电流方向，判断原电池的正、负极
在两电极之间
3．设计原电池
(1)理论上，________________反应可以设计成原电池。构成原电池的基本条件也是设计原电池的基本依据。
(2)设计原电池的思路示例
以2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2为例
自发的氧化还原
×
×
×
×
深|度|思|考
若把反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2设计成含盐桥的原电池。在方框中画出能形成稳定电流的双液原电池(有盐桥)的装置图并标出电极材料、电解质溶液。
答案：
应|用|体|验
1.请设计原电池，证明还原性：Cd(镉)>Co(钴)>Ag(银)，氧化性：Ag＋>Co2＋>Cd2＋。在下面的方框内画出原电池的装置图(带盐桥)，标出原电池的电极材料和电解质溶液。
答案：
2．运用原电池原理设计实验，验证I2、Fe3＋氧化性的强弱，请在下面的方框内画出实验装置图(带盐桥)并写出电极反应。
一般情况下：
负极：负极材料失电子生成相应离子，发生氧化反应；
正极：电解质溶液中阳离子在正极上得电子，发生还原反应；
总反应式：依据得失电子守恒配平上述两极反应式，然后相加。
三、原电池电极反应式的书写
应|用|体|验
1.基础原电池
(1)锌(A)－铜(B)－H2SO4溶液(C)
负极：________________________；
正极：_______________________；
总反应：_____________________________。
Zn－2e－===Zn2＋
2H＋＋2e－===H2↑
Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑
(2)Mg(A)－Al(B)－盐酸(C)
负极：_______________________；
正极：______________________；
总反应：____________________________。
Mg－2e－===Mg2＋
2H＋＋2e－===H2↑
Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑
(3)Mg(A)－Al(B)－NaOH溶液(C)
负极：__________________________________；
正极：__________________________________；
总反应：________________________________________。
6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－
(4)铁(A)－铜(B)－FeCl3溶液(C)
负极：____________________；
正极：________________________；
总反应：_______________________。
(5)铁(A)－铜(B)－稀硝酸(C)
负极：______________________；
正极：____________________________________；
总反应：____________________________________。
Fe－2e－===Fe2＋
2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
Fe－3e－===Fe3＋
2．带盐桥的原电池
某兴趣小组为了提高电池的效率设计了如图所示的原电池。请回答下列问题。
(1)若X是AlCl3溶液，Y是稀硫酸，写出电极名称及对应的电极反应式：
Al片(____)_________________，Cu片(____)___________________。
(2)若X是浓硝酸，Y是NaCl溶液，写出电极名称及对应的电极反应式：
Al片(______)________________________________，Cu片(______)
______________________。
负极
2Al－6e－===2Al3＋
正极
6H＋＋6e－===3H2↑
正极
负极
Cu－2e－===Cu2＋
随堂演练·知识落实
1．锌铜原电池装置如图所示，下列说法正确的是( )
A．铜片作负极
B．锌电极的反应式：Zn－2e－===Zn2＋
C．电流从锌片流向铜片
D．盐桥的作用是传递电子
B
解析：A项，Zn易失电子发生氧化反应而作负极，错误；B项，Zn易失电子发生氧化反应，锌电极的反应式：Zn－2e－===Zn2＋，正确；C项，铜作正极，电流由铜片流向锌片，错误；D项，盐桥的作用是传递离子，电子不能通过溶液，错误。
2．有关如图所示原电池(盐桥中吸附有KNO3饱和溶液)的叙述不正确的是 ( )
A．盐桥中的K＋向Cu片移动
B．电子沿导线由Cu片流向Ag片
C．正极的电极反应是Ag＋＋e－===Ag
D．Cu片上发生氧化反应，Ag片上发生还原反应
A
解析：该原电池中，Cu为负极，Ag为正极，放电时溶液中阳离子向正极移动，即盐桥中K＋向Ag片移动，A项错误；该电池放电时电子由负极Cu片经导线流向Ag片，B项正确；正极电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，C项正确；Cu为负极，失电子发生氧化反应，Ag为正极，得电子发生还原反应，D项正确。
3．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．锌电极发生氧化反应；铜电极发生还原反应，其电极反应式为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
A
解析：锌片作负极，铜片作正极，电子从负极流向正极，A项正确；盐桥中的阴离子向负极移动，B项错误；负极发生氧化反应，正极发生还原反应，铜电极发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu，C项错误；取出盐桥后不能形成原电池，铜电极在反应后质量增加，D项错误。
4．根据反应2Ag＋Cl2===2AgCl设计的一种原电池的装置如图。下列说法正确的是( )
A．负极反应为Cl2＋2e－===2Cl－
B．放电时，离子交换膜右侧溶液中有白色沉淀生成
C．理论上，可以用NaCl溶液代替盐酸
D．当电路中有0.01 mol e－转移时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子
C
解析：负极上发生Ag－e－＋Cl－===AgCl，故A错误；放电时，交换膜右侧的氯离子向左侧移动，在负极上有银离子生成，银离子在左侧和氯离子反应生成AgCl沉淀，故B错误；根据电池总反应为2Ag＋Cl2===2AgCl可知，用NaCl溶液代替盐酸，电池的总反应不变，故C正确；放电时，当电路中转移0.01 mol e－时，交换膜右侧会有0.01 mol氯离子通过阴离子交换膜向左侧移动，同时会有0.01 mol Ag失去0.01 mol电子生成银离子，银离子会与氯离子反应生成氯化银沉淀，所以交换膜左侧溶液中离子物质的量不变，故D错误。
5．设计原电池装置证明Fe3＋的氧化性比Cu2＋强。
(1)写出能说明氧化性Fe3＋大于Cu2＋的离子方程式：___________
________________。
(2)若要将上述反应设计成原电池，电极反应式分别是：
①负极：_______________________。
②正极：__________________________。
2Fe3＋＋Cu
Cu－2e－===Cu2＋
2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
===2Fe2＋＋Cu2＋
解析：(1)Fe3＋具有强氧化性，会将Cu单质氧化变为Cu2＋，其本身被还原产生Fe2＋，反应的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。
(2)原电池的负极失去电子，发生氧化反应，正极上得到电子，发生还原反应，因此要将上述反应设计为原电池，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋；正极反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。第四章 第一节 第1课时
一、选择题
1.某化学兴趣小组利用反应Zn＋2FeCl3===ZnCl2＋2FeCl2，设计了如图所示的原电池装置，下列说法正确的是( D )
A．Zn为负极，发生还原反应
B．b电极反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
C．电子流动方向是a电极→FeCl3溶液→b电极
D．电池的正极材料可以选用石墨、铂电极，也可以用铜
解析：Zn为负极，发生氧化反应，A项错误；因Cl－向负极移动，b是负极，a是正极，Fe3＋在a极上发生还原反应：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，B项错误；电子由负极沿导线流向正极，电子不能通过电解质溶液，C项错误；正极材料本身不参与反应，可以选石墨、铂电极，也可选比锌活泼性差的铜，D项正确。
2．有关如图所示原电池的叙述，正确的是(盐桥中装有含琼胶的KCl饱和溶液)( C )
A．铜片上发生氧化反应
B．取出盐桥后，电流计依然发生偏转
C．反应中，盐桥中的K＋会移向CuSO4溶液
D．反应前后铜片质量不改变
解析：Cu为正极，发生还原反应，A项错误；取出盐桥后，原电池断路，电流计指针不偏转，B项错误；原电池工作时，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，盐桥中K＋会向CuSO4溶液移动，C项正确；Cu极上的反应为Cu2＋＋2e－===Cu，正极上析出铜，使铜片质量增加，D项错误。
3．某原电池的工作原理如图所示，总反应为Zn＋2NH===Zn2＋＋2NH3↑＋H2↑，下列说法正确的是( B )
A．石墨为电池的负极
B．电池工作时Zn逐渐被消耗
C．电子由石墨电极经外电路流向Zn电极
D．反应2NH＋2e－===2NH3↑＋H2↑在负极上发生
解析：由总反应为Zn＋2NH===Zn2＋＋2NH3↑＋H2↑知，锌元素的化合价升高失去电子被氧化，作负极，石墨是正极，故A错误，B正确；电子由负极经外电路流向正极，即电子由锌经外电路流向石墨，故C错误；在原电池中，正极发生还原反应，则反应2NH＋2e－===2NH3↑＋H2↑在正极上发生，故D错误。
4．下列装置不可以组成原电池的是( C )
解析：C中的装置没有形成闭合回路。
5．下列关于实验现象的描述不正确的是( C )
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．把镁条和铝条紧靠在一起浸入氢氧化钠溶液中，镁条表面出现气泡
C．把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁
D．把锌粒放入盛有稀盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率增大
解析：选项A形成原电池，铜片作正极，表面出现氢气泡；选项B也形成原电池，但在强碱性溶液中，铝可以反应，镁不能，铝失去电子作负极，镁作正极，表面出现氢气泡；C选项铜片把三价铁离子还原为亚铁离子，不能置换出金属铁；D选项锌能置换出铜，锌、铜形成无数微小原电池，增大气泡放出速率。
6．某锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是( C )
A．铜电极上发生氧化反应
B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO)减小
C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加
D．阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡
解析：Cu作正极，电极上发生还原反应，A项错误；电池工作过程中，SO不参加电极反应，故甲池的c(SO)基本不变，B项错误；电池工作时，甲池反应为Zn－2e－===Zn2＋，乙池反应为Cu2＋＋2e－===Cu，甲池中Zn2＋会通过阳离子交换膜进入乙池，以维持溶液中电荷平衡，由电极反应式可知，乙池中每有64 g Cu析出，则进入乙池的Zn2＋为65 g，溶液总质量略有增加，C项正确；由题干信息可知，阴离子不能通过阳离子交换膜，D项错误。
7．图甲和图乙均是双液原电池装置。下列说法不正确的是( C )
A．甲中电池总反应的离子方程式为Cd(s)＋Co2＋(aq)===Co(s)＋Cd2＋(aq)
B．反应2Ag(s)＋Cd2＋(aq)===Cd(s)＋2Ag＋(aq)不能发生
C．盐桥的作用是形成闭合回路，并传导电子
D．乙中有1 mol电子通过外电路时，正极有108 g Ag析出
解析：由甲可知，Cd的活动性强于Co，由乙可知，Co的活动性强于Ag，即Cd的活动性强于Ag，故Ag不能置换出Cd，B项正确；电子不能通过盐桥，C项错误。
8．(2023·海南卷)利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是( A )
A．b电极为电池正极
B．电池工作时，海水中的Na＋向a电极移动
C．电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性
D．每消耗1 kg Al，电池最多向外提供37 mol电子的电量
解析：金属Al失电子，a电极为电池负极，b电极上O2得电子，b电极为电池正极，A正确；电池工作时，阳离子向正极移动，故海水中的Na＋向b电极移动，B错误；电池工作时，a电极反应为铝失去电子生成铝离子Al－3e－===Al3＋，铝离子水解显酸性，C错误；由C分析可知，每消耗1 kg Al为，电池最多向外提供 mol×3＝ mol电子的电量，D错误。故选A。
9．锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而被重视，目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应方程式为Li＋MnO2===LiMnO2，下列说法正确的是( B )
A．Li是正极，电极反应式为Li－e－===Li＋
B．Li是负极，电极反应式为Li－e－===Li＋
C．MnO2是负极，电极反应式为MnO2＋e－===MnO
D．Li是负极，电极反应式为Li－2e－===Li2＋
解析：根据锂电池的总反应式Li＋MnO2===LiMnO2，失电子的金属Li为负极，电极反应式为Li－e－===Li＋，A、D错误，B正确；MnO2是正极，电极反应式为MnO2＋e－===MnO，C错误。
10．常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池(图1)，测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图2所示，已知O～t1，原电池的负极是Al片，反应过程中有红棕色气体产生，下列说法不正确的是( C )
A．O～t1，正极的电极反应式为2H＋＋NO＋e－===NO2↑＋H2O
B．O～t1，溶液中的H＋向Cu电极移动
C．t1时，负极的电极反应式为Cu＋2e－===Cu2＋
D．t1时，原电池中电子的流动方向发生改变是因为Al在浓硝酸中钝化，氧化膜阻碍Al进一步反应
解析：O～t1，Al在浓硝酸中发生钝化，铝氧化得到氧化铝，Cu为正极，NO放电生成NO2，正极电极反应式为2H＋＋NO＋e－===NO2↑＋H2O，A正确；O～t1，Cu为正极，溶液中的H＋向Cu电极移动，B正确；t1时，铜为负极，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，C错误。
11．(2024·杭州高二月考)实验a：将铜片、锌片和稀硫酸组成单液原电池，铜片、锌片表面均产生气泡。实验b：将锌片在稀HgCl2溶液中浸泡几分钟，锌片表面形成锌汞合金，再与铜片、稀硫酸组成单液原电池，只有铜片表面产生气泡。下列有关说法不正确的是( A )
A．实验a中锌片表面产生气泡对应的能量转化形式是化学能转化为电能
B．实验b中铜片表面产生气泡对应的能量转化形式是化学能转化为电能
C．实验a、b中原电池总反应的离子方程式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑
D．锌片经HgCl2溶液处理后，有利于更多的化学能转化为电能
解析：实验a中锌片表面产生气泡是因为锌片和稀硫酸发生氧化还原反应生成氢气，对应的能量转换形式是化学能转化为热能，A错误；实验b中铜片表面产生气泡是因为形成原电池，对应的能量转化形式是化学能转化为电能，B正确；实验a、b中形成原电池，锌片作负极，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，铜片作正极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，总反应为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，C正确；将锌片在稀HgCl2溶液中浸泡几分钟，锌片表面形成锌汞合金，阻止锌与稀硫酸直接反应，从而有利于更多的化学能转化为电能，D正确。
二、非选择题
12.
(1)控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－??2Fe2＋＋I2设计成如图所示的原电池。
请回答下列问题：
①反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为 2I－－2e－===I2 。
甲中石墨电极上发生还原(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为 2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ 。
②电流表读数为0时，反应达到平衡状态，此时在甲中加入FeCl2固体，则乙中的石墨作正(填“正”或“负”)极，该电极的电极反应式为 I2＋2e－===2I－ 。
(2)利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为 O2＋4e－＋4H＋===2H2O 。
解析：(1)根据反应2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2，原电池的电极反应：负极2I－－2e－===I2，发生氧化反应；正极2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，发生还原反应。①反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应；②当电流表读数为0时反应已平衡，此时，在甲中加入FeCl2固体，反应2Fe3＋＋2I－??2Fe2＋＋I2向左移动。因此，右侧石墨作正极，电极反应式为I2＋2e－===2I－；左侧石墨作负极，电极反应式为2Fe2＋－2e－===2Fe3＋。
(2)Cu作负极，O2在正极上得电子：O2＋4e－＋4H＋===2H2O。
13．某研究性学习小组根据反应2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O设计如图原电池，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，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。
回答下列问题：
(1)此原电池的负极是石墨b(填“a”或“b”)，电池工作时，盐桥中的SO移向乙(填“甲”或“乙”)烧杯。
(2)正极反应式为 MnO＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O 。
(3)若不考虑溶液的体积变化，MnSO4浓度变为1.5 mol·L－1，则反应中转移的电子为0.5 mol。
解析：(1)由总反应方程式可知，石墨b是原电池的负极，硫酸亚铁在负极失去电子发生氧化反应生成硫酸铁，电池工作时，阴离子硫酸根离子向负极移动，即向乙烧杯移动。
(2)由总反应方程式可知，石墨a是正极，酸性条件下，高锰酸根离子在正极得到电子发生还原反应生成锰离子，电极反应式为MnO＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O。
(3)由电极反应式可知，生成1 mol锰离子，反应转移5 mol电子，则溶液的体积未变，溶液中的MnSO4浓度由1 mol·L－1变为1.5 mol·L－1时，转移电子的物质的量为(1.5 mol·L－1－1 mol·L－1)×0.2 L×5＝0.5 mol。
14．(2024·重庆高二检测)人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。以下各种电池广泛应用于日常生活、生产和科学技术等方面，请根据题中提供的信息填空：
(1)如图1所示，杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向水槽中央滴入浓CuSO4溶液(实验过程中，不考虑铁丝反应及两球的浮力变化)，一段时间后，当杠杆为绝缘体时，A(填“A”或“B”，下同)端高；当杠杆为导体时，B端高。
(2)铁、铜、铝是生活中使用广泛的金属，FeCl3溶液常用于腐蚀印刷电路铜板，其反应的离子方程式为 2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ ，若将此反应设计成原电池，则负极所用电极材料为铜，正极反应式为 Fe3＋＋e－===Fe2＋ 。
(3)将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入烧碱溶液中，分别形成了原电池，在这两个原电池中，负极分别为B(填字母)。
A．铝片、铜片 B．铜片、铝片
C．铝片、铝片 D．铜片、铜片
写出插入烧碱溶液中形成原电池的负极反应式：
Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O 。
(4)某原电池装置如图2所示，电池总反应为2Ag＋Cl2===2AgCl，当电路中转移a mol电子时，交换膜左侧溶液中约减少2amol离子。交换膜右侧溶液中c(HCl)>(填“>”“<”或“＝”)1 mol·L－1(忽略溶液体积变化)。
解析：(1)当杠杆为绝缘体时，加入硫酸铜溶液后，铁和硫酸铜发生置换反应生成铜附着在铁表面，质量增加，因此是A端比B端高；当杠杆为导体时，加入硫酸铜溶液后，铁和铜构成原电池，铁的金属性强于铜，因此铁是负极失去电子，被氧化，铜是正极，溶液中的铜离子得到电子，发生还原反应析出铜，因此是A端比B端低。(2)氯化铁溶液常用于腐蚀印刷电路铜板，离子方程式为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋；该反应为氧化还原反应，铜发生氧化反应，作原电池的负极，正极材料只要能够导电且活动性小于铜即可，氯化铁在正极得电子发生还原反应，电极反应式：Fe3＋＋e－===Fe2＋。(3)将铝片和铜片用导线相连，插入浓硝酸中，形成原电池，常温下，Al遇浓硝酸钝化，所以Cu电极作负极；将铝片和铜片用导线相连，插入烧碱溶液中，Al能和NaOH溶液反应生成NaAlO2和H2，Cu不能和NaOH溶液反应，所以Al作负极，B正确；烧碱溶液中形成原电池的负极反应式：Al＋4OH－－3e－===AlO＋2H2O。(4)负极电极反应式为Ag－e－＋Cl－===AgCl，原电池工作时，电路中转移a mol电子，则负极消耗a mol Cl－，形成闭合回路移向正极的n(H＋)为a mol，所以负极区即交换膜左侧溶液中约减少2a mol离子；正极区电极反应为Cl2＋2e－===2Cl－，生成n(HCl)＝a mol，所以交换膜右侧溶液c(HCl)增大，即交换膜右侧溶液c(HCl)>1 mol·L－1。
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