(共38张PPT)
第六章 化学反应与能量
第一节 化学反应与能量变化
第2课时 化学反应与电能
课程标准要求 以原电池为例认识化学能可以转化为电能，从氧化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理；体会提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。
学科核心素养 1．宏观辨识与微观探析：通过实验探究，原理分析，从宏观上认识原电池的结构特点，电流的流向，了解原电池两极可能出现的现象，从微观上了解原电池的工作原理、形成条件。
2．证据推理与模型认知：能根据原电池的工作原理及构成条件，设计简单的原电池，形成分析原电池正负极、电极反应式、电子(流)流向等相关知识的认知模型。
3．科学探究与创新意识：通过对原电池的原理分析和设计不同的原电池，体会化学能到电能的直接转化，体验科学探究的过程与方法，提升实验探究和创新能力。
学习目标 1．通过查阅资料、阅读思考，能举出化学能转化为电能的实例，辨识简单原电池的正负极及正负极上发生的化学反应类型。
2．通过实验探究、讨论交流，知道原电池概念及原电池工作原理是利用氧化还原反应将化学能转化为电能的装置，知道构成原电池的条件。
3．通过观察现象、原理分析，会判断原电池的正极、负极，能正确书写简单原电池的电极反应式，了解常见的化学电源，感受化学能转化为电能的奇妙。
学习任务一 化学能转化为电能
自主学习 认知形成
热能
蒸汽
化学
热
机械
电
燃烧
氧化还原
? 化学能直接转化为电能
1.实验探究
实验步骤 实验现象 原因分析
实验一：分别将锌片和铜片插入稀硫酸溶液中 锌片表面有 ________，铜片 ______________，反应一段时间后，烧杯外壁 ________ 与金属活动性顺序有关：锌与稀硫酸反应生成氢气且放热：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，而铜不反应
气泡
无明显变化
微热
实验步骤 实验现象 原因分析
实验二：锌片和铜片先接触插入稀硫酸溶液中，然后再用导线连接 铜片表面出现 _______
____，锌片表面有少量(或几乎没有)气泡产生。且产生气泡的速率比实验一快 可能因锌比铜更容易失去电子，且锌失去的电子通过导线移动到铜片上，溶液中的H＋再得到电子生成了H2。2H＋＋2e－===H2↑
大量气
泡
实验步骤 实验现象 原因分析
实验三：锌片和铜片通过导线接电流表插入稀硫酸溶液中
铜片上有气泡产生，锌片逐渐 ______；电流表的指针发生 ______
电流表指针发生 ____，说明导线中有 ______产生，整个过程中 _______转化成 ______
溶解
偏转
偏转
电流
化学能
电能
2.原电池的概念及工作原理
概念 利用氧化还原反应将化学能转变为电能的装置叫原电池
装置示意图
电极材料 电极名称 电子转移 电极反应式 反应类型
锌片 ____极 电子 _____ _________________ ________反应
负
流出
Zn－2e－===Zn2＋
氧化
电极材料 电极名称 电子转移 电极反应式 反应类型
铜片 ______极 电子 _____ _________________ ________反应
电子的流向 电子由 ________经导线流向 ________
反应本质 自发进行的氧化还原反应
总反应式 Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑
正
流入
2H＋＋2e－===H2↑
还原
负极
正极
3.原电池的构成条件
4.原电池工作原理的应用
(1)加快氧化还原反应的进行
在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中粒子运动相互间的干扰减小，使反应加快。
(2)比较金属的活动性
一般，若两种金属A、B与电解质溶液构成原电池，若金属A作负极，则金属活动性： __________。
A＞B
? 设计原电池
1.给定氧化还原反应设计原电池
一般给定氧化还原反应的还原剂作负极，氧化剂作电解质溶液，比负极活动性弱的金属或石墨等能导电的非金属作正极。
如：利用Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag的氧化还原反应可设计原电池。
该电池负极为Cu，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，正极为石墨(C)，电极反应式为2Ag＋＋2e－===2Ag。
2.简易电池的设计与制作
根据原电池原理，设计水果电池和制作简易电池，体会原电池的构成要素。
1．结合课本原电池原理示意图，分析说明该原电池的电极和导线、电解质溶液中的导电微粒分别是什么，并说明其移动方向。
2．图1装置中的铜起什么作用？铜能否用锌代替？铜能用什么物质代替？图2中将锌片换成铜，能形成原电池吗？图2中用酒精代替稀硫酸能形成原电池吗？
提示：图1装置中铜作正极，能导电。若用锌代替铜，两极活泼性相同，不能构成原电池。能用石墨、较不活泼的金属等代替铜。图2中将锌片换成铜不能形成原电池，无自发进行的氧化还原反应。图2中用酒精代替稀硫酸不能形成原电池，酒精是非电解质，不导电。
3．用Zn和稀硫酸反应制氢气时，为了使反应加快，常常加入少量CuSO4溶液，请问这是为什么？
提示：锌和置换出的铜、稀硫酸构成了原电池，可以加快反应进行。
1．正误判断
(1)火力发电过程中，机械能转化为电能是整个能量转化的关键。( )
(2)原电池的电极材料必须是金属。( )
(3)原电池工作时，正极与负极转移电子数相同。( )
(4)在锌铜原电池中，电子由锌通过导线流向铜，再由铜通过电解质溶液流回锌。( )
(5)只要是自发的放热的化学反应就可以设计为原电池。( )
(6)原电池的负极上一定发生氧化反应，故负极本身质量一定减轻。( )
(7)向Zn和稀H2SO4反应的溶液中，滴加几滴CuSO4溶液，产生气泡速率加快，是因为构成了原电池。( )
【答案】 (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)× (7)√
2．下列装置中能够组成原电池的有哪些？其他不能构成原电池的请分别说明理由。
【答案】 ④⑥⑦
【解析】 ①②只有一个电极，③两电极的活动性相同，⑤酒精为非电解质，不能导电，⑧未形成闭合回路。
3．(2024·江苏连云港高一期中)原电池原理的发现改变了人们的生活方式。某学习小组用如图所示装置A、B分别探究金属锌与稀硫酸的反应，请回答以下问题。
(1)B中Zn板是 ________极(填“正”或“负”)，发生的电极反应是 ___________________________，向Zn板移动的离子有 ________。
(2)B中电子由 ________极(填“正”或“负”)流出，Cu板上的现象是 ________________。
(3)从能量转化的角度来看，B中主要是将化学能转变为 ________。
互动探究 能力提升
● 情境创设
格林太太补过一颗不锈钢的假牙，后来她又因为车祸装了一颗黄金假牙，自此以后，她就经常出现头痛等症状。医生发现原因是她的两颗不同材质的假牙像一个微型电池一样产生电流，从而刺激神经使格林太太头痛。
● 问题探究
1．原电池产生电流需要什么条件呢？
提示：①具有活泼性不同的两个电极(或一种为能导电的非金属)；②两电极插入电解质溶液中；③形成闭合回路；④能自发地发生氧化还原反应。
2．两个活泼性不同的金属电极用导线连接，共同插入电解质溶液中就能构成原电池吗？
提示：不一定。构成原电池除具备①两种活泼性不同的金属，②电解质溶液，③形成闭合回路外，还必须有一个能自发进行的氧化还原反应，如图由于Cu、Ag都不能与稀硫酸反应，故不能构成原电池。
● 要点归纳
1．原电池工作原理
(1)反应类型：负极发生氧化反应，正极发生还原反应。
(2)电子的移动方向：从负极流出，经导线流向正极。
(3)离子的移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。
(4)电流方向：正极→导线→负极。
2．原电池正、负极的判断
点拨：(1)构成原电池的两电极材料不一定都是金属，正极材料可以为导电的非金属，例如石墨。两极材料可能参与反应，也可能不参与反应。
(2)两个活泼性不同的金属电极用导线连接，共同插入电解质溶液中不一定构成原电池，必须有一个能自发进行的氧化还原反应。
(3)在判断原电池正负极时，既要考虑金属活泼性的强弱也要考虑电解质溶液的性质。如Mg－Al－HCl溶液构成的原电池中，负极为Mg；但是Mg－Al－NaOH溶液构成的原电池中，负极为Al，正极为Mg。
题点1
原电池的构成条件
●题点例练
下列各个装置中能持续形成原电池的是( )
【答案】 C
【解析】 原电池的形成条件为电极材料由两种活动性不同的金属或能导电的材料组成，两电极在电解质溶液中形成闭合回路。未形成闭合回路，A项错误；酒精是非电解质，不导电，B项错误；电极直接接触也可以形成原电池，C项正确；浓硫酸使金属铝钝化，反应无法继续进行，故无法持续形成原电池，D项错误。
1.下列各装置能构成原电池的是( )
【答案】 B
【解析】 A项中两电极相同，A项错误；C项中蔗糖溶液是非电解质溶液，C项错误；D项中两烧杯中溶液是分开的，没有形成闭合回路，D项错误。
题点2
原电池工作原理
下列关于原电池的叙述正确的是( )
A．原电池是将化学能转变为电能的装置
B．构成原电池的正极和负极材料必须是两种活动性不同的金属
C．在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原
D．原电池放电时，在电解质溶液中阳离子移向负极
【答案】 A
【解析】 原电池是将化学能转变为电能的装置，A正确；构成原电池的正极和负极的材料必须是能导电的材料，电极材料可以是金属，也可以是非金属，如石墨等，B错误；在原电池中，负极失电子，被氧化，电子从负极流出，C错误；原电池放电时，在电解质溶液中阳离子移向正极，D错误。
2.海水电池为探索深海提供了能源保障。一种锂—海水电池以金属锂为负极，石墨为正极，下列关于该电池的描述正确的是( )
A．正极上发生氧化反应
B．电流由Li流向石墨
C．Li＋由正极向负极迁移
D．电池的总反应为2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑
【答案】 D
【解析】 锂—海水电池以金属锂为负极，石墨为正极。电池的正极上发生还原反应，A错误；电池中电流由正极流向负极，故电流由石墨流向Li，B错误；电池中阳离子移向正极，故Li＋由负极向正极迁移，C错误；负极Li失电子生成Li＋，正极水得电子生成氢氧根离子和氢气，故电池的总反应为2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑，D正确。(共40张PPT)
第六章 化学反应与能量
第一节 化学反应与能量变化
第2课时 化学反应与电能
学习任务二 化学电池
自主学习 认知形成
? 一次电池——锌锰干电池
构造示意图
工作原理 负极 ________ 锌被氧化，逐渐消耗
电解质 氯化铵糊
正极 __________ ____________被还原
特点 放电后 ________充电
便于携带，价格低
锌筒
石墨棒
二氧化锰
不能
? 二次电池
? 发展中的燃料电池
1．干电池与充电电池有什么区别？
提示：干电池是一次性电池，放电之后不能充电，即内部的氧化还原反应是不可逆的；充电电池又称二次电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。
2．生活中电动车、手机的电池属于几次电池。
提示：电动车、手机的电池都可以反复充电使用，都属于二次电池。
1．正误判断
(1)燃料电池是利用燃料的燃烧发电。( )
(2)燃料电池中，燃料在正极上发生氧化反应。( )
(3)氢氧燃料电池将热能直接转变为电能。( )
(4)原电池中正极材料一定发生还原反应。( )
(5)原电池中的负极反应一定是电极材料失电子。( )
【答案】 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)×
2．化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法错误的是( )
【答案】 D
互动探究 能力提升
● 情境创设
国家发改委、国家能源局发布了《氢能产业发展中长期规划(2021—2035年)》，规划当中明确了氢的能源属性，确认氢是未来国家能源体系的重要组成部分，要充分发挥氢能清洁低碳特点，推动交通、工业等用能终端和高耗能、高排放行业绿色低碳转型。
● 问题探究
1．燃料电池的概念是什么？有何优点？
提示：①概念：将燃料(如氢气、甲烷、乙醇)和氧化剂(如氧气)的化学能直接转化为电能的电化学反应装置。②优点：①清洁、安全、高效；②反应物不是储存在电池内部，而是由外部提供；③供电量易于调节，能适应用电器负载的变化，且充电时间较短。
2．以氢氧燃料电池和甲烷燃料电池为例，思考如何书写电极反应式？
提示：①氢氧燃料电池在不同的介质中的总反应式相同，均为2H2＋O2===2H2O。但正、负极反应式与电解质溶液有关，正、负极反应式归纳如下：
电解质溶液 负极 正极
酸性(H＋) H2－2e－===2H＋ O2＋4H＋＋4e－===2H2O
中性(Na2SO4) H2－2e－===2H＋ O2＋2H2O＋4e－===4OH－
碱性(OH－) H2－2e－＋2OH－===2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－
● 要点归纳
原电池电极反应式的书写步骤
1．列物质，标得失：按照负极氧化反应，正极还原反应，判断电极反应物、生成物，标出电子得失。
2．看环境，配守恒：电极产物在电解质溶液的环境中应能稳定存在，如酸性介质中，OH－不能存在，应生成水；碱性介质中，H＋不能存在，应生成水；电极反应式同样要遵循电荷守恒、原子守恒、得失电子守恒。
3．两式加，验总式：正负极反应式相加，与总反应离子方程式验证。
【注意】 若某电极反应式较难写出时，可先写出较易写的电极反应式，然后根据得失电子守恒，用总反应式减去较易写的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。
题点1
一次电池、二次电池
●题点例练
下列电池不属于二次电池(可充电电池)的是( )
【答案】 A
【解析】 铅酸蓄电池、镍镉电池、锂离子电池等可以反复充电，属于可充电电池，是二次电池；锌锰干电池不能充电，完全放电后不能再使用，是一次电池。
1.有关如图所示四个常用电化学装置的叙述中，正确的是( )
图Ⅰ 碱性锌锰电池 图Ⅱ 铅—硫酸蓄电池 图Ⅲ 原电池 图Ⅳ 银锌纽扣电池
A．图Ⅰ所示电池属一次电池，MnO2是作催化剂
B．图Ⅱ所示电池放电过程中，负极被氧化，质量不断增加
C．图Ⅲ所示装置工作过程中，电子由铜极经导线流向铁极
D．图Ⅳ所示电池属一次电池，正极的电极反应式为Ag2O＋2e－＋2H＋===2Ag＋H2O
【答案】 B
题点2
燃料电池
氢氧燃料电池反应为：2H2＋O2===2H2O，电解液为KOH，反应能保持在较高温度，使生成的H2O蒸发，下列叙述正确的是( )
A．该电池转移4 mol电子时，O2消耗22.4 L
B．该电池是化学环境友好电池
C．电池工作过程中，化学能100%的转化成了电能
D．电极反应为：负极2H2－4e－=== 4H＋；正极O2＋2H2O＋4e－=== 4OH－
【答案】 B
【解析】 根据反应方程式可知，该电池每转移4 mol电子，消耗1 mol O2，但是题中并未说明反应条件是否为标况，故无法计算消耗O2的体积，A错误；该电池的产物只有水，故该电池对环境友好，B正确；该电池工作过程中，反应能保持在较高温度，使生成的水蒸发，说明化学能并非100%转化为电能，还有一部分转化为热能，C错误；该氢氧燃料电池中，电解液为KOH，负极反应为2H2＋4OH－－4e－===4H2O，正极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D错误。故选B。
2.某课外小组自制的氢氧燃料电池如图所示，a、b均为惰性电极。下列叙述错误的是( )
A．a极是负极，该电极上发生氧化反应
B．b极发生的电极反应是2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C．电池总反应为2H2＋O2===2H2O
D．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
【答案】 B
【解析】 a极通入H2，为负极，电极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2O，发生的是氧化反应，A正确；b极通入O2，为正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B错误；正、负极电极反应式相加可得电池总反应为2H2＋O2===2H2O，C正确；氢氧燃料电池的能量高，且产物为水，对环境无污染，故是具有应用前景的绿色电源，D正确。故选B。
知识思维导图
课堂素养评价
1.下列叙述不正确的是( )
A．用天然气火力发电时，每一步都需要化学反应来完成
B．利用太阳能等清洁能源代替化石燃料，有利于节约资源，保护环境
C．原电池反应一定为氧化还原反应
D．在火力发电时，化学能转化为热能的过程实际上是氧化还原反应发生的过程，伴随着能量的变化
【答案】 A
2.电能是现代社会中应用最广泛的一种能源。下列与电有关的叙述中，正确的是( )
A．电能属于一次能源
B．锂离子电池属于一次电池
C．火力发电将电能间接转化为热能
D．电池工作时发生了氧化还原反应
【答案】 D
【解析】 电能是由煤、风等一次能源转化来的能源，属于二次能源，A错误；锂离子电池是可充电电池，属于二次电池，B错误；火力发电的能量转化过程为化学能→热能→机械能→电能，C错误；电池放电时将化学能转化成电能，发生了氧化还原反应，D正确。
3.将锌片和铜片按图示方式插入柠檬中，电流计指针发生偏转。下列关于该装置的说法中错误的是( )
A．铜片为正极，发生还原反应
B．一段时间后，锌片质量减小
C．电子通过柠檬汁液由锌片流向铜片
D．柠檬汁液中的H＋向铜片定向迁移
【答案】 C
【解析】 该装置可将化学能转化为电能，是原电池，铜片不活泼为正极，发生还原反应，A正确；原电池中Zn为负极，发生氧化反应，锌片逐渐溶解，质量减轻，B正确；原电池中Zn为负极，Cu为正极，电子由锌片流出经导线到铜片，电子不能通过柠檬汁液，C错误；原电池中Cu为正极，电解质中的H＋向铜片定向迁移、并在铜片上得电子生成H2，D正确。
4.国家电投氢能公司全自主研发的“氢腾”燃料电池系统广泛应用于氢能大巴。某种氢燃料电池的内部结构如图，下列说法正确的是( )
A．电池工作时，电解质溶液中的H＋向b极移动
B．a极发生的电极反应为H2＋2e－＋2OH－===2H2O
C．b极为正极，发生氧化反应
D．当外电路有1 mol电子转移时，b极消耗5.6 L O2
【答案】 A
【解析】 电池工作时，H＋移向正极，故A正确；a极发生的电极反应为H2－2e－===2H＋，故B错误；b极为正极，发生还原反应，故C错误；题目中未说明是否是标准状况，无法计算氧气的体积，故D错误。第六章 第一节 第2课时
课时达标分层练
学业考达标练
1.2024年4月25日，神舟十八号载人飞船成功将3名航天员送入空间站，空间站中一种能量储存系统原理如图所示，图中没有涉及的能量转化形式是( )
A．电能转化为化学能
B．太阳能转化为电能
C．化学能转化为电能
D．太阳能转化为动能
【答案】 D
【解析】 在装置X中，太阳能电池产生的电能，将水电解生成O2和H2，实现电能转化为化学能，A不符合题意；在太阳能电池板上，太阳能转化为电能，B不符合题意；在装置Y中，O2、H2反应转化为H2O，将化学能转化为电能，C不符合题意；马达工作时，电能转化为机械能，该图中没有涉及太阳能转化为动能，D符合题意。
2.下列说法不正确的是( )
A．电能属于一次能源
B．太阳能电池的能量转化方式为光能→电能
C．植物及其加工品所储存的能量为生物质能
D．芒硝晶体(Na2SO4·10H2O)白天在阳光下曝晒后失水、溶解吸热，夜里重新结晶放热，实现太阳能转化为化学能继而转化为热能
【答案】 A
【解析】 电能是用风能、水能、太阳能等制取的能源，属于二次能源，故A错误；太阳能电池直接把太阳能转化为电能，故B正确；生物质能是绿色植物将太阳能转化为化学能而储存在生物质内部的能量，故C正确；Na2SO4·10H2O结晶属于化学变化，能量转换形式为化学能和热能的转化，白天在阳光下曝晒后失水，转换形式为太阳能和化学能的转化，故D正确。故选A。
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c(H＋)均减小
D．产生气泡的速率甲比乙慢
【答案】 C
【解析】 甲烧杯中，铜、锌用导线连接，甲构成原电池，铜是正极，铜片表面有氢气产生，A错误；乙中铜、锌没有连接，不构成原电池，B错误；两烧杯中都发生Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑反应，溶液的c(H＋)均减小，C正确；甲烧杯中，铜、锌用导线连接，甲构成原电池，产生气泡的速率甲比乙快，D错误。
4.钢铁不是纯净的铁，通常含有少量的碳，在潮湿的空气中易形成原电池而腐蚀，下列说法正确的是( )
A．铁为正极，发生还原反应
B．铁为负极，发生氧化反应
C．碳为正极，发生氧化反应
D．碳为负极，发生还原反应
【答案】 B
【解析】 钢铁在潮湿的空气中易形成原电池而发生吸氧腐蚀。在钢铁发生吸氧腐蚀时，铁作负极发生氧化反应，碳作正极，氧气在正极发生还原反应。铁为负极，发生氧化反应，故A错误，B正确；碳为正极，发生还原反应，故C、D错误。故选B。
5.下列有关原电池的说法正确的是( )
A．将反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋设计为原电池，则可用Zn为负极，Fe为正极，FeCl3为电解质
B．铜片和铝片用导线连接后插入浓硝酸中，铜作负极
C．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极
D．铝片和镁片用导线连接后插入NaOH溶液中，Mg较活泼作负极
【答案】 B
【解析】 Fe作负极，活泼性比Fe弱的作正极，所以不能用Zn作负极，故A错误；Al遇到浓硝酸会钝化，Cu与浓硝酸反应，Cu作负极，故B正确；电子由负极(锌)流向正极(铜)，故C错误；由Al、Mg、NaOH溶液组成的原电池，Al作负极失电子，故D错误。
6.某原电池总反应的离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，能实现该反应的原电池是( )
选项 A B C D
正极 Ag C Fe Cu
负极 Fe Fe Zn Fe
电解质溶液 FeCl3 FeCl2 Fe2(SO4)3 CuSO4
【答案】 A
【解析】 原电池总反应的离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，A正确；没有自发的氧化还原反应，不能构成原电池，B错误；锌比铁活泼，锌作负极，发生氧化反应，总反应为Zn＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Zn2＋，C错误；原电池总反应的离子方程式为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，D错误。
7.下列四个常用电化学装置的叙述错误的是( )
A．图Ⅰ所示电池中，电子从锌片流出
B．图Ⅱ所示干电池中锌作负极
C．图Ⅲ所示电池为二次电池，放电时正极的电极反应式为Pb－2e－＋SO===PbSO4
D．图Ⅳ所示电池中通入氧气的电极是正极
【答案】 C
【解析】 图Ⅰ构成原电池，锌比铜活泼，锌作负极，电子由锌片流出，故A正确；图Ⅱ为锌锰干电池，其中锌作负极，故B正确；图Ⅲ为铅蓄电池，放电时正极二氧化铅得电子生成硫酸铅，电极反应式为：PbO2＋2e－＋SO＋4H＋===PbSO4＋2H2O，故C错误；图Ⅳ为氢氧燃料电池，氢气失电子，a为负极；氧气在b电极得电子，b电极为正极，故D正确。故选C。
8.根据原电池原理，结合装置图，按要求解答问题：
(1)若X为Zn，Y为稀硫酸溶液，则铜电极上的现象为________________；溶液中的SO移向________(填“Cu”或“Zn”)电极。
(2)若X为银，Y为硝酸银溶液，则电子从________(填“Cu”或“Ag”)电极流出，Ag电极上的电极反应为________________________________________________
______________________________________________________________________________________。
(3)若X为Fe，Y为浓硝酸，则X为________极(填“正”或“负”)，电池的总反应为_____________________________________________________________
_________________________________________________________________________________。
(4)若把反应Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋利用上图设计成原电池，则X为________(填材料的名称)，Y为________(填化学式)。
【答案】 (1)有气泡产生 Zn
(2)Cu Ag＋＋e－===Ag
(3)正 Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
(4)银(或石墨等其他合理答案) FeCl3或Fe2(SO4)3
【解析】 (1)若X为Zn，Y为稀硫酸溶液，可知Zn为原电池的负极，铜电极为正极，氢离子在正极上得到电子，产生氢气，可以看到的现象是有气泡产生；溶液中的SO移向负极，即Zn电极。(2)若X为银，Y为硝酸银溶液，因为活泼性：Cu＞Ag，则铜为原电池的负极，银为正极，则电子从Cu电极流出；Ag电极上，银离子得电子，生成Ag，电极反应为Ag＋＋e－===Ag。(3)若X为Fe，Y为浓硝酸，因为室温下，铁与浓硝酸发生钝化反应，铜可以反应，则铜为负极，铁为正极，即X为正极；该电池的总反应为铜与浓硝酸反应，生成硝酸铜、二氧化氮和水，方程式为：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。(4)若把反应Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋利用上图设计成原电池，该反应中，铜失电子，做电池的负极，则X为正极，电极材料比铜活动性差，材料可以为银(或石墨等其他合理答案)；电解质在正极上得到电子，即Y中含有铁离子，可以为FeCl3、Fe2(SO4)3。
选择考提升练
9.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
【答案】 A
【解析】 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MN；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，故选A。
10.普通水泥在固化过程中其自由水分子减少并形成碱性溶液，根据这一物理化学特点，科学家发明了电动势法测水泥的初凝时间，此法的原理如图所示，反应的总方程式为2Cu＋Ag2O===Cu2O＋2Ag，下列有关说法正确的是( )
A．电池工作时，OH－向Ag2O/Ag极移动
B．负极的电极反应式为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O
C．测量原理示意图中，电流方向从Cu→Ag2O
D．电路中转移2 mol电子时，正极材料减少了32 g
【答案】 B
【解析】 根据总反应可知，电池工作时Cu被氧化，为负极，Ag2O/Ag电极为正极。原电池工作时，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，A错误；负极发生氧化反应，电极反应式为2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，B正确；测量原理示意图中，电流方向从正极流向负极，即Ag2O→Cu，C错误；正极反应为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－，电路中有2 mol电子转移时，电极减少1 mol O，质量为16 g，D错误。
11.X、Y两根金属棒插入Z溶液中构成如图所示装置，实验中电流表指针发生偏转，同时X棒变粗，Y棒变细，则X、Y和Z溶液可能是下列中的( )
选项 X Y Z溶液
A Zn Cu 稀硫酸
B Ag Zn 硝酸银溶液
C Cu Ag 硫酸铜溶液
D Cu Zn 稀硫酸
【答案】 B
【解析】 锌、铜在稀硫酸中构成原电池，X棒为活泼金属锌，作原电池的负极，失去电子发生氧化反应生成锌离子，X棒变细，故A不符合题意；锌、银在硝酸银溶液中构成原电池，X棒为不活泼金属银，作原电池的正极，银离子在正极得到电子发生还原反应生成银，X棒变粗，Y棒为活泼金属锌，作原电池的负极，失去电子发生氧化反应生成锌离子，Y棒变细，故B符合题意；铜、银在硫酸铜溶液中不能构成原电池，故C不符合题意；锌、铜在稀硫酸中构成原电池，X棒为不活泼金属铜，作原电池的正极，氢离子在正极得到电子发生还原反应生成氢气，X棒没有变化，故D不符合题意。
12.某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，部分实验结果记录如下：
编号 电极材料 电解质溶液 电流表指针偏转方向
1 Mg、Al 稀硫酸 偏向Al
2 Cu、Al 稀硫酸 ……
3 Mg、Al NaOH溶液 偏向Mg
根据上表中记录的实验现象，推断下列说法不正确的是( )
A．实验2、3中Al均作电池的负极，提供电子
B．实验2中H＋在Cu极上发生还原反应，电流表的指针偏向Cu
C．实验3中的Al电极反应式为Al－3e－＋4OH－===[Al(OH)4]－
D．通过实验3可说明金属性：Mg>Al
【答案】 D
【解析】 实验2、3中，自发进行的氧化还原反应分别是Al与稀硫酸、NaOH溶液的反应，所以Al作电池的负极，故A正确；实验2中，Al作负极，Cu作正极，H＋在Cu极上得电子发生还原反应生成H2，外电路电流由Cu电极流向Al电极，电流表的指针偏向Cu，故B正确；实验3中的Al电极作负极，失电子发生氧化反应，在碱性条件下电极反应式为Al－3e－＋4OH－===[Al(OH)4]－，故C正确；一般情况，原电池中作负极的电极活泼性更强，金属性更强，因电解质溶液为NaOH溶液，只有Al才能与之反应，所以Al作负极，则不能说明金属性：Mg>Al，故D错误。
13.原电池原理的发现是储能和供能技术的巨大进步，是化学对人类的一项重大贡献。
(1)现有如下两个反应：
A．NaOH＋HCl===NaCl＋H2O；
B．Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。
判断能否设计成原电池A________，B________(填“能”或“不能”)。
(2)将纯锌片和纯铜片按图中方式插入100 mL相同浓度的稀硫酸中一段时间，回答下列问题：
①下列说法正确的是________。
A．甲、乙均为化学能转变为电能的装置
B．乙中铜片上没有明显变化
C．甲中铜片质量减少、乙中锌片质量减少
D．两烧杯中溶液的pH均增大
②在相同时间内，两烧杯中产生气泡的速度：甲________乙(填“>”“<”或“＝”)。
③请写出图中构成原电池的负极电极反应式：________________。构成原电池的电池工作时，溶液中SO向负极移动；电池工作完成后，溶液中SO浓度________(填“增大”或“减小”或“不变”)。
④当乙中产生1.12 L(标准状况)气体时，将锌、铜片取出，再将烧杯中的溶液稀释至1 L，测得溶液中c(H＋)＝0.1 mol/L(设反应前后溶液体积不变)。试确定原稀硫酸的物质的量浓度为________。
(3)当甲中产生1.12 L(标准状况)气体时，理论上通过导线的电子数目为________。
【答案】 (1)不能 能 (2)①BD ②> ③Zn－2e－===Zn2＋ 不变 ④1 mol/L
(3)0.1NA
【解析】 (1)原电池的构成条件之一为自发的氧化还原反应，NaOH＋HCl===NaCl＋H2O不是氧化还原反应，A不能设计成原电池；Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑是氧化还原反应，B能设计成原电池。(2)①甲构成原电池，将化学能转变为电能，乙中铜锌没有用导线连接，乙没有形成原电池，乙不能将化学能转变为电能，故A错误；乙没有形成原电池，乙装置中铜片不反应，所以铜片上没有明显变化，故B正确；甲、乙中都是锌失电子生成锌离子，铜片不反应，锌片质量都减少、铜片质量不变，故C错误；两个烧杯中都产生氢气，氢离子浓度都降低，所以溶液的pH均增大，故D正确。故选BD；②甲构成原电池，所以甲产生气泡的速度>乙产生气泡的速度；③甲构成原电池，负极是锌失电子发生氧化反应，电极反应式为：Zn－2e－===Zn2＋；原电池工作时阴离子移向负极，则溶液中SO向负极移动，该原电池的总反应式为：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，SO不参与反应，电池工作完成后，溶液中SO浓度不变；④稀释后氢离子的物质的量为1 L×0.1 mol/L＝0.1 mol，生成氢气的氢离子的物质的量为×2＝0.1 mol，所以原溶液中氢离子的物质的量为0.2 mol，硫酸的物质的量为0.1 mol，原溶液中硫酸的浓度为＝1 mol/L。(3)甲中正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，产生1 mol氢气时转移2 mol电子，产生标准状况1.12 L气体即物质的量为＝0.05 mol时转移0.1 mol电子，理论上通过导线的电子数目为0.1NA。
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