第六章 第一节 第2课时 化学反应与电能(课件 学案 练习)高中化学人教版(2019)必修 第二册

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名称 第六章 第一节 第2课时 化学反应与电能(课件 学案 练习)高中化学人教版(2019)必修 第二册
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文件大小 4.2MB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 化学
更新时间 2025-08-30 19:55:23

文档简介

第2课时 化学反应与电能
1.(2024·十堰高一期末)下列设备的使用过程中涉及化学能与电能的相互转化的是(  )
设备
选项 A B
设备
选项 C D
2.某同学将铁片和铜片插入苹果中,用导线连接电流计,制成“水果电池”,装置如图所示。下列关于该水果电池的说法正确的是(  )
A.可将化学能转换为电能
B.负极反应为Fe-3e-Fe3+
C.一段时间后,铜片质量增加
D.工作时,电子由正极经导线流向负极
3.某原电池的总反应离子方程式为Zn+Cu2+Zn2++Cu,则该原电池的正确组成可以是下列的(  )
4.如图,在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y,外电路中电子流向如图所示,关于该装置的下列说法正确的是(  )
A.外电路的电流方向为X→外电路→Y
B.若两电极分别为Fe和碳棒,则X为碳棒,Y为Fe
C.X极上发生的是还原反应,Y极上发生的是氧化反应
D.若两电极都是金属,则它们的活动性顺序为 X>Y
5.以硫酸铜为电解质的原电池装置如图所示,下列叙述不正确的是(  )
A.红色的铜在锌片表面生成
B.电池的总反应为Zn+CuSO4ZnSO4+Cu
C.锌片为负极,发生氧化反应
D.铜片质量逐渐增大,锌片质量逐渐减小
6.如图所示装置中,观察到电流计指针偏转,M棒变粗,N棒变细,由此判断下表中所列的M、N、P三种物质,其中可以成立的是(  )
选项 M N P
A 锌 铜 稀硫酸
B 铜 铁 稀盐酸
C 银 锌 硝酸银溶液
D 锌 铁 硝酸铁溶液
7.(2023·惠州高一期中)中国向世界郑重承诺在2030年前实现碳达峰,在2060年前实现碳中和。大力发展绿色能源、清洁能源是实现碳中和的最有效方法。
(1)原电池反应能够提供电能而不产生CO2气体,如图是某原电池装置图。
①Zn棒是原电池的      极,发生       (填“氧化”或“还原”)反应。
②Cu棒上发生的电极反应是                       。
③溶液中H+向       (填“Zn”或“Cu”)电极定向移动。
(2)Mg、Al设计成如图所示原电池装置:
①若X为氢氧化钠溶液,负极的电极反应式为                         。
②电解质溶液中的阴离子移向     极(填“Mg”或“Al”)。
③当电路中通过1 mol e-时,溶液质量     (填“增加”或“减少”)。
8.某化学兴趣小组利用反应:Zn+2FeCl3ZnCl2+2FeCl2,设计了如图所示的原电池装置,下列说法不正确的是(  )
A.Zn为负极,发生氧化反应
B.a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,也可以用铜电极
9.将过量的等质量的两份锌粉a、b,分别加入相同质量、相同浓度的稀硫酸,同时向a中加少量CuSO4溶液,图中产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系,其中正确的是(  )
10.用如图所示装置研究原电池原理,下列说法错误的是(  )
A.若将图1中的Zn、Cu下端接触,Zn片逐渐溶解,Cu片上能看到气泡产生
B.图2中H+向Zn片移动
C.若将图2中的Zn片改为Mg片,Cu片上产生气泡的速率加快
D.图2与图3中,Zn片减轻的质量相等时,正极产物的质量比为1∶32
11.反应Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑的能量变化趋势如图(Ⅰ)所示。将纯锌片和纯铜片按如图(Ⅱ)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)该反应为    (填“吸热”或“放热”)反应。
(2)下列说法中正确的是    (填字母)。
A.甲、乙均为化学能转变为电能的装置
B.甲装置溶液中S向锌极移动
C.甲中铜片质量减小、乙中锌片质量减小
D.两烧杯中H+的浓度均减小
(3)在相同时间内,两烧杯中产生气泡的速率:甲    乙(填“>”“<”或“=”)。
(4)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    。
(5)甲装置构成的原电池中,铜为电池的   (填“正”或“负”)极。铜电极上发生的电极反应为                。
第2课时 化学反应与电能
1.B 风力发电机在工作时,消耗机械能(动能),产生电能,把动能转化为电能,A不符合题意;手机电池充电时电能转变为化学能,使用时化学能转变为电能,实现了化学能与电能的相互转化,B符合题意;厨房排气扇在工作时,消耗电能,产生机械能,把电能转化为机械能,C不符合题意;台灯(非充电式)使用时将电能转化为光能,D不符合题意。
2.A 水果电池是原电池,原电池可将化学能转换为电能,A正确;水果电池中Fe为负极,电极反应式为Fe-2e-Fe2+,B错误;苹果中有酸性物质,可电离出H+,Cu为正极,正极反应式为2H++2e-H2↑,因此没有固体析出,质量不增加,C错误;原电池工作时,电子由负极经导线流向正极,D错误。
3.C 该原电池的负极必为锌,正极是比锌活动性弱的金属或导电的非金属,电解质溶液中含有Cu2+,故选C。
4.D 外电路的电子流向为X→外电路→Y,电流方向与其相反,A错误;X极失电子,作负极,Y极上发生的是还原反应,X极上发生的是氧化反应。若两电极分别为Fe和碳棒,则Y为碳棒,X为Fe,B、C错误,D正确。
5.A 锌比铜活泼,锌为负极,电极反应为Zn-2e-Zn2+,锌电极逐渐溶解;铜为正极,电极反应为Cu2++2e-Cu,在铜电极表面生成红色的铜单质;红色的铜在铜片表面生成,A错误;锌为负极,电极反应为Zn-2e-Zn2+,铜为正极,电极反应为Cu2++2e-Cu,则电池的总反应为Zn+CuSO4ZnSO4+Cu,B正确;锌片为负极,失去电子,发生氧化反应,C正确;铜电极表面生成红色的铜单质,铜片质量逐渐增大,锌电极逐渐溶解,锌片质量逐渐减小,D正确。
6.C 该原电池中M棒变粗,N棒变细,说明原电池反应时N棒溶解作负极,溶液中有金属析出在M棒上。A、B两项中,电解质溶液分别为稀硫酸和稀盐酸,原电池工作时,不会有金属析出且A中M棒变细;C项,正极反应为Ag++e-Ag,符合题意;D项,正极反应为Fe3++e-Fe2+,不会有金属析出,且M棒溶解变细。
7.(1)①负 氧化 ②2H++2e-H2↑ ③Cu
(2)①Al-3e-+4OH-[Al(OH)4]- ②Al ③增加
解析:(1)①Zn比Cu活泼,Zn作负极,发生氧化反应;②Cu作正极,电极反应式为2H++2e-H2↑;③溶液中H+向Cu极(正极)定向移动。
(2)①若X为NaOH溶液,Al作负极,电极反应式为Al-3e-+4OH-[Al(OH)4]-;②电解质溶液中的阴离子移向Al极(负极);③电池总反应为2Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4]+3H2↑,2 mol Al溶解溶液质量增加54 g,生成3 mol氢气,溶液质量减少6 g,故溶液质量增加。
8.C 根据Cl-的移动方向可知,b电极为负极,a电极为正极,根据电池反应式可知,Zn发生失电子的氧化反应,A正确;正极发生还原反应,a电极反应式为2Fe3++2e-2Fe2+,B正确;电子流动方向是b电极→导线→a电极,C错误;正极材料的活泼性应比负极材料弱,D正确。
9.B a中加入硫酸铜溶液,会置换出金属铜,形成锌、铜、稀硫酸原电池,加速金属铁和硫酸反应的速率,所以反应速率:a>b,速率越大,锌完全反应时所用的时间越短,所以a所用的时间小于b所用的时间;产生氢气的量取决于稀硫酸的物质的量,而a、b中金属锌均过量,分别和相同量的硫酸反应生成氢气的量相等,所以氢气的体积:a=b。
10.B 图1中,Zn、Cu直接接触就能构成闭合回路而形成原电池,Zn片逐渐溶解,Cu片上可看到有气泡产生,A项正确;图2中,H+带正电荷,应该向正极Cu片移动,B项错误;图2中,由于Mg的失电子能力强于Zn,所以将Zn片改为Mg片后,电子转移速率加快,生成H2的速率也加快,C项正确;图2中假设消耗负极65 g Zn,则转移2 mol电子,正极产生2 g H2,而图3中消耗负极65 g Zn,也转移2 mol电子,则正极析出64 g Cu,正极产物的质量比为1∶32,D项正确。
11.(1)放热 (2)BD (3)> (4)0.1NA(或6.02×1022) (5)正 2H++2e-H2↑
解析:(1)根据图示可知,反应物的能量比生成物的高,因此该反应为放热反应。(2)乙装置没有构成原电池,不能实现化学能转变为电能的变化,A错误;甲装置构成原电池,S会向负极Zn电极区移动,B正确;甲中Cu为正极,溶液中的H+在Cu电极上得到电子变为H2逸出,Cu本身不参加反应,故Cu电极质量不变,C错误;在两个烧杯中都是H+得到电子变为H2逸出,导致溶液中c(H+)减小,D正确。(3)甲装置由于构成了原电池,使反应速率比乙装置快,故反应速率:甲>乙。(4)H+在正极得到电子被还原变为H2,Cu电极反应式为2H++2e-H2↑,n(H2)==0.05 mol,则转移电子的物质的量n(e-)=2n(H2)=0.1 mol,转移的电子数目N(e-)=0.1NA(或6.02×1022)。(5)由于金属活动性:Zn>Cu,所以在甲装置中,Cu为正极,溶液中的H+在Cu电极上得到电子变为H2逸出,Cu电极的电极反应为2H++2e-H2↑。
4 / 4第2课时 化学反应与电能
课程 标准 1.知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化,以原电池为例认识化学能可以转化为电能。 2.通过原电池的学习,能辨识简单原电池的构成要素,能分析简单原电池的工作原理
分点突破(一) 化学反应与电能的转化
1.火力发电
(1)火力发电是通过      燃烧时发生的      反应,使    能转化为   能,加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机,带动发电机发电。
(2)火力发电过程中能量转化过程如下:
化学能热能机械能电能
燃烧(氧化还原反应)是火力发电的关键
2.原电池
(1)实验探究原电池的构成及原理
实验操作 实验现象 结论
①将锌片和铜片分别插入盛有稀硫酸的烧杯中,观察现象 锌片表面产生大量气泡,铜片表面无明显现象 锌比Cu活泼,锌能与稀硫酸反应,铜不能与稀硫酸反应
②用导线连接锌片和铜片,观察、比较导线连接前后的现象 锌片逐渐溶解,铜片表面产生大量气泡 锌片逐渐反应而溶解,H+在铜片表面被还原产生氢气
③用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表,观察电流表的指针是否偏转 锌片逐渐溶解,铜片表面产生气泡,电流表指针发生偏转 有电流通过电流表
(2)理论分析
锌片和铜片通过导线连接,插入稀硫酸中形成原电池,装置如图所示:
①锌片:发生    反应生成Zn2+而进入溶液,电极反应式为          。
②铜片:电子由锌片通过导线流向铜片,溶液中H+在铜片上获得电子,发生    反应生成氢分子从铜片上溢出,电极反应式为            。
③电池总反应:Zn+2H+Zn2++H2↑。
(3)原电池
①定义:把     转化为    的装置叫做原电池。在原电池中,电子流出的一极是    ,电子流入的一极是    。
②原理分析:通过特定的装置使    反应与    反应分别在两个不同的区域进行,可以使氧化还原反应中转移的    通过导体发生定向移动,形成电流,从而实现    向    的转化。
1.下列装置哪些能构成原电池?其他不能构成原电池的原因是什么?
2.如图是一个原电池装置。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。结合电化学的有关知识,回答下列问题:
(1)如何判断该电池的正、负极?
(2)C中阳离子向哪一极移动?
(3)若A、B、C分别为Fe、Cu和浓硝酸,能否构成原电池?若能,正、负极分别是什么?
3.锌片与稀H2SO4反应时,加入少量CuSO4溶液能使产生H2的速率加快,试分析其原因。
4.已知反应Cu+2Ag+2Ag+Cu2+,请将该反应设计成原电池,画出原电池装置图并标出正、负极。
1.原电池的构成条件——“两极一液一线一反应”
2.原电池正、负极的判断
3.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。
1.锌—铜—西红柿电池装置示意图如图所示,下列说法不正确的是(  )
A.铜片为正极,发生还原反应
B.锌片上发生还原反应:Zn-2e-Zn2+
C.该装置将化学能转变为电能
D.电子由锌片沿导线流向铜片
2.如图是某同学学习原电池后整理的学习笔记,错误的是(  )
A.①电子流动方向
B.②电流方向
C.③电极反应
D.④溶液中离子移动方向
分点突破(二) 原电池原理的应用
1.加快反应速率
(1)原理
在原电池中,氧化反应和还原反应分别在两极进行,使溶液中的粒子运动时相互间的干扰减小,反应速率增大。
(2)应用
实验室常用粗锌和稀H2SO4(或稀盐酸)反应制取H2,产生H2的速率比纯锌快。原因是粗锌中的杂质和锌、稀H2SO4(或稀盐酸)形成原电池,加快了反应速率,使产生H2的速率增大。
2.比较金属的活动性强弱
(1)原理
原电池中,一般活动性强的金属为负极,活动性较弱的金属为正极。
(2)应用
有两种金属A和B,用导线连接后插入稀硫酸中,观察到A极溶解,B极上有气泡产生,由原电池原理可知,金属活动性:A>B。
3.设计原电池
(1)依据
已知一个氧化还原反应,首先分析找出氧化剂、还原剂,一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化),氧化剂为电解质溶液中的阳离子(或在正极上被还原)。
(2)步骤(以Fe+CuSO4FeSO4+Cu为例)
步骤 实例
将反应拆分为电极反应   负极反应 Fe-2e-Fe2+
正极反应 Cu2++2e-Cu
选择电极材料 负极:较活泼金属,一般为发生氧化反应的金属 Fe
正极:活泼性弱于负极材料的金属或石墨 Cu或C
选择电解质 一般为与负极反应的电解质 CuSO4溶液
画出装置图
1.2NaOH+H2SO4Na2SO4+2H2O,能利用这一反应设计成原电池吗?为什么?
2.锌与稀硫酸反应制取H2时,向溶液中滴入几滴 CuSO4 溶液的目的是什么?试分析其原因。
3.利用原电池原理,设计实验比较铁、铜金属性的强弱。
1.过量铁与少量稀硫酸反应,为了加快反应速率,但是又不影响生成氢气的总量,可以采取的措施是(  )
A.加入适量NaCl溶液
B.加入适量的水
C.加入几滴硫酸铜溶液
D.再加入少量稀硫酸
2.有a、b、c、d四个金属电极,有关的反应装置及部分反应现象如下:
实验 装置
部分 实验 现象 a极质量减小; b极质量增加 b极有气体产生; c极无变化 d极溶解; c极有气体产生 电流计指示在导线中电流从a极流向d极
由此可判断这四种金属的活动性顺序是(  )
A.d>a>c>b B.b>c>d>a
C.d>a>b>c D.a>b>d>c
3.某原电池总反应为Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+,下列能实现该反应的原电池是(  )
A B C D
电极材料 Cu、C Cu、Ag Cu、Zn Fe、Zn
电解质溶液 Fe(NO3)3 FeSO4 FeCl3 CuSO4
1.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
2.下列关于如图所示装置的说法,正确的是(  )
A.铁是正极
B.电子从石墨经导线流向铁片
C.石墨上发生的电极反应为2H++2e-H2↑
D.该装置可实现电能向化学能的转化
3.某同学根据化学反应Fe+2H+Fe2++H2↑,并利用实验室材料制作原电池。下列关于该原电池组成的说法正确的是(  )
选项 A B C D
正极 锌棒 铁棒 石墨棒 铁棒
负极 铁棒 石墨棒 铁棒 铜棒
电解质 溶液  H2SO4 溶液 H2SO4 溶液 H2SO4 溶液 H2SO4 溶液
4.A、B、C、D四种金属按表中装置进行实验。
装置
现象 二价金属A 不断溶解 C的质量增加 A上有 气体产生
根据实验现象回答下列问题:
(1)装置甲中负极反应是                       。
(2)装置乙中正极反应是                       ,
溶液中Cu2+向    极移动(填“B”或“C”)。
(3)装置丙中溶液的c(H+)变化是    (填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)四种金属活动性由强到弱的顺序是                       。
第2课时 化学反应与电能
【基础知识·准落实】
分点突破(一)
师生互动
1.(1)化石燃料 氧化还原 化学 热 2.(2)①氧化 Zn-2e-Zn2+ ②还原 2H++2e-H2↑
(3)①化学能 电能 负极 正极 ②氧化 还原 电子 化学能 电能
探究活动
1.提示:C和D能构成原电池;A不能构成原电池,原因是酒精不是电解质,酒精溶液不导电;B不能构成原电池,原因是装置不能形成闭合回路。
2.(1)提示:原电池中,负极上金属失去电子,发生氧化反应,逐渐溶解,质量减小,A极为负极,B极为正极。
(2)提示:原电池中,电解质溶液中阳离子移向正极,即C中阳离子向正极(B极)移动。
(3)提示:能构成原电池。由于常温下Fe遇浓硝酸会钝化,因此Fe作正极,Cu作负极。
3.提示:Zn与CuSO4反应生成的Cu覆盖在锌片表面,Zn、Cu、稀H2SO4构成原电池,加快反应速率。
4.提示:先确定两个电极,负极上物质失电子,元素化合价升高,所以铜作负极,再找活泼性比铜弱的碳棒或银棒作正极;从反应中可以看出电解质溶液中必须含有银离子,所以可用硝酸银溶液作电解质溶液。装置图如图。
自主练习
1.B 原电池中较活泼的金属是负极,失去电子,发生氧化反应。电子由负极经导线传递到正极,所以溶液中的阳离子向正极移动,正极得到电子,发生还原反应。锌的金属性强于铜,锌是负极,铜是正极,A正确;锌片是负极,发生氧化反应:Zn-2e-Zn2+,B错误;该装置是原电池,将化学能转变为电能,C正确;电子由负极锌片沿导线流向正极铜片,D正确。
2.B Zn为负极,Cu为正极,电子由Zn流向Cu,A正确;电流方向与电子流动方向相反,则电流由Cu经导线流向Zn,B错误;Zn失电子生成锌离子,H+得电子,被还原,生成的H2逸出,C正确;原电池工作时,阴离子移向负极,阳离子移向正极,D正确。
分点突破(二)
探究活动
1.提示:不能;因为该反应不是氧化还原反应。
2.提示:加快反应速率;原因是Zn置换出铜,附着在锌片上形成原电池而加快反应速率。
3.提示:将铜片、铁片用导线相连浸入稀硫酸中,铁片逐渐溶解,作原电池的负极,铜片表面有气泡冒出,作原电池的正极,因此,铁比铜活泼。
自主练习
1.C
2.C 原电池中较活泼的金属作负极,失去电子,发生氧化反应;电子经导线传递到正极,所以溶液中的阳离子向正极移动,正极得到电子,发生还原反应。a极质量减小,b极质量增加,这说明a极是负极,b极是正极,则金属活动性:a>b;b极有气体产生,c极无变化,说明金属活动性:b>c;d极溶解,c极有气体产生,说明d极是负极,c极是正极,则金属活动性:d>c;电流计指示在导线中电流从a极流向d极,这说明d极是负极,a极是正极,则金属活动性:d>a;综上所述,四种金属的活动性顺序是 d>a>b>c。
3.A 根据原电池的总反应可知,Cu的化合价升高,Cu作负极,电解质溶液应含有Fe3+,另一个电极应是活动性比Cu弱的导电物质;B项,电解质溶液中不含Fe3+;C项,Zn比Cu活泼,Zn作负极;D项,发生的电池总反应是Zn+Cu2+Zn2++Cu。
【教学效果·勤检测】
1.D 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。
2.C Fe为活泼金属,为原电池的负极,发生氧化反应,电极反应式为Fe-2e-Fe2+,A项错误;电子从负极经导线流向正极,B项错误;石墨为原电池的正极,H+在正极上得电子发生还原反应,电极反应式为2H++2e-H2↑,C项正确;Fe、石墨、稀硫酸形成原电池,可以实现化学能向电能的转化,D项错误。
3.C 若将反应Fe+2H+Fe2++H2↑设计为原电池,则Fe为负极,活动性比Fe弱的电极为正极,可以用石墨棒、铜棒等作正极,电解质溶液为硫酸,故选C。
4.(1)A-2e-A2+ (2)Cu2++2e-Cu C
(3)变小 (4)D>A>B>C
解析:据图(Ⅰ)知,金属活动性:A>B,A作负极,电极反应为A-2e-A2+;据图(Ⅱ)知,金属活动性:B>C,正极反应为Cu2++2e-Cu,由阳离子向正极移动可知,Cu2+向C极移动;据图(Ⅲ)知,金属活动性:D>A,正极反应为2H++2e-H2↑,故c(H+)减小。据图(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)知,金属活动性:D>A>B>C。
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第2课时 化学反应与电能

程 标
准 1.知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化,以原电
池为例认识化学能可以转化为电能。
2.通过原电池的学习,能辨识简单原电池的构成要素,能分析简
单原电池的工作原理
目 录
1、基础知识·准落实
2、教学效果·勤检测
3、学科素养·稳提升
基础知识·准落实
1
梳理归纳 高效学习
分点突破(一) 化学反应与电能的转化
1. 火力发电
(1)火力发电是通过 燃烧时发生的 反
应,使 能转化为 能,加热水使之汽化为蒸汽
以推动蒸汽轮机,带动发电机发电。
(2)火力发电过程中能量转化过程如下:
化学能 热能 机械能 电能
燃烧(氧化还原反应)是火力发电的关键
 化石燃料 
 氧化还原 
 化学 
 热 
(1)实验探究原电池的构成及原理
实验操作 实验现象 结论
①将锌片和铜片分别插入盛有稀硫酸的烧杯中,观察现象 锌片表面产生大量气泡,铜片表面无明显
现象 锌比Cu活泼,锌能与
稀硫酸反应,铜不能
与稀硫酸反应
②用导线连接锌片和铜片,观察、比较导线连接前后的现象 锌片逐渐溶解,铜片
表面产生大量气泡 锌片逐渐反应而溶解,H+在铜片表面被还原产生氢气
③用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表,观察电流表的指针是否偏转 锌片逐渐溶解,铜片表面产生气泡,电流表指针发生偏转 有电流通过电流表
2. 原电池
(2)理论分析
锌片和铜片通过导线连接,插入稀硫酸中形成原电池,装置
如图所示:
①锌片:发生 反应生成Zn2+而进入溶液,电极反应
式为 。
②铜片:电子由锌片通过导线流向铜片,溶液中H+在铜片上
获得电子,发生 反应生成氢分子从铜片上溢出,电
极反应式为 。
③电池总反应:Zn+2H+ Zn2++H2↑。
 氧化 
 Zn-2e- Zn2+ 
 还原 
 2H++2e- H2↑ 
(3)原电池
①定义:把 转化为 的装置叫做原电池。
在原电池中,电子流出的一极是 ,电子流入的一极
是 。
②原理分析:通过特定的装置使 反应与 反
应分别在两个不同的区域进行,可以使氧化还原反应中转移
的 通过导体发生定向移动,形成电流,从而实现
向 的转化。
 化学能 
 电能 
 负极 
 正极 
 氧化 
 还原 
 电子 
 
化学能 
 电能 
1. 下列装置哪些能构成原电池?其他不能构成原电池的原因是什么?
提示:C和D能构成原电池;A不能构成原电池,原因是酒精不是电
解质,酒精溶液不导电;B不能构成原电池,原因是装置不能形成
闭合回路。
2. 如图是一个原电池装置。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。结合电化学的有关知
识,回答下列问题:
(1)如何判断该电池的正、负极?
提示:原电池中,负极上金属失去电子,发生氧化反应,逐
渐溶解,质量减小,A极为负极,B极为正极。
(2)C中阳离子向哪一极移动?
提示:原电池中,电解质溶液中阳离子移向正极,即C中阳
离子向正极(B极)移动。
(3)若A、B、C分别为Fe、Cu和浓硝酸,能否构成原电池?若
能,正、负极分别是什么?
提示:能构成原电池。由于常温下Fe遇浓硝酸会钝化,因此
Fe作正极,Cu作负极。
3. 锌片与稀H2SO4反应时,加入少量CuSO4溶液能使产生H2的速率加
快,试分析其原因。
提示:Zn与CuSO4反应生成的Cu覆盖在锌片表面,Zn、Cu、稀
H2SO4构成原电池,加快反应速率。
4. 已知反应Cu+2Ag+ 2Ag+Cu2+,请将该反应设计成原电池,
画出原电池装置图并标出正、负极。
提示:先确定两个电极,负极上物质失电子,元素化
合价升高,所以铜作负极,再找活泼性比铜弱的碳棒
或银棒作正极;从反应中可以看出电解质溶液中必须
含有银离子,所以可用硝酸银溶液作电解质溶液。装
置图如图。
1. 原电池的构成条件——“两极一液一线一反应”
2. 原电池正、负极的判断
3. 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。
1. 锌—铜—西红柿电池装置示意图如图所示,下列说法不正确的是
(  )
A. 铜片为正极,发生还原反应
C. 该装置将化学能转变为电能
D. 电子由锌片沿导线流向铜片
解析:  原电池中较活泼的金属是负极,失去电子,发生氧化反
应。电子由负极经导线传递到正极,所以溶液中的阳离子向正极移
动,正极得到电子,发生还原反应。锌的金属性强于铜,锌是负
极,铜是正极,A正确;锌片是负极,发生氧化反应:Zn-2e-
Zn2+,B错误;该装置是原电池,将化学能转变为电能,C正
确;电子由负极锌片沿导线流向正极铜片,D正确。
2. 如图是某同学学习原电池后整理的学习笔记,错误的是(  )
A. ①电子流动方向
B. ②电流方向
C. ③电极反应
D. ④溶液中离子移动方向
解析:  Zn为负极,Cu为正极,电子由Zn流向Cu,A正确;电流
方向与电子流动方向相反,则电流由Cu经导线流向Zn,B错误;Zn
失电子生成锌离子,H+得电子,被还原,生成的H2逸出,C正确;
原电池工作时,阴离子移向负极,阳离子移向正极,D正确。
分点突破(二) 原电池原理的应用
1. 加快反应速率
(1)原理
在原电池中,氧化反应和还原反应分别在两极进行,使溶液
中的粒子运动时相互间的干扰减小,反应速率增大。
(2)应用
实验室常用粗锌和稀H2SO4(或稀盐酸)反应制取H2,产生
H2的速率比纯锌快。原因是粗锌中的杂质和锌、稀H2SO4
(或稀盐酸)形成原电池,加快了反应速率,使产生H2的速
率增大。
2. 比较金属的活动性强弱
(1)原理
原电池中,一般活动性强的金属为负极,活动性较弱的金属
为正极。
(2)应用
有两种金属A和B,用导线连接后插入稀硫酸中,观察到A极
溶解,B极上有气泡产生,由原电池原理可知,金属活动
性:A>B。
3. 设计原电池
(1)依据
已知一个氧化还原反应,首先分析找出氧化剂、还原剂,一
般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化),氧化剂为电解
质溶液中的阳离子(或在正极上被还原)。
(2)步骤(以Fe+CuSO4 FeSO4+Cu为例)
步骤 实例 将反应拆 分为电极 反应   负极反应
正极反应
选择电 极材料 负极:较活泼金属,一般为发生氧化反应的金属 Fe
正极:活泼性弱于负极材料的金属或石墨 Cu或C
步骤 实例 选择电解质 一般为与负极反应的电解质 CuSO4溶液
画出 装置图
1.2NaOH+H2SO4 Na2SO4+2H2O,能利用这一反应设计成原电池
吗?为什么?
提示:不能;因为该反应不是氧化还原反应。
2. 锌与稀硫酸反应制取H2时,向溶液中滴入几滴 CuSO4 溶液的目的
是什么?试分析其原因。
提示:加快反应速率;原因是Zn置换出铜,附着在锌片上形成原电
池而加快反应速率。
3. 利用原电池原理,设计实验比较铁、铜金属性的强弱。
提示:将铜片、铁片用导线相连浸入稀硫酸中,铁片逐渐溶解,作
原电池的负极,铜片表面有气泡冒出,作原电池的正极,因此,铁
比铜活泼。
1. 过量铁与少量稀硫酸反应,为了加快反应速率,但是又不影响生成
氢气的总量,可以采取的措施是(  )
A. 加入适量NaCl溶液
B. 加入适量的水
C. 加入几滴硫酸铜溶液
D. 再加入少量稀硫酸
2. 有a、b、c、d四个金属电极,有关的反应装置及部分反应现象
如下:
实验 装置
部分实
验现象 a极质量减
小; b极质量增加 b极有气体产
生; c极无变化 d极溶解; c极有气体产
生 电流计指示在
导线中电流从
a极流向d极
由此可判断这四种金属的活动性顺序是(  )
A. d>a>c>b B. b>c>d>a
C. d>a>b>c D. a>b>d>c
解析:  原电池中较活泼的金属作负极,失去电子,发生氧化反
应;电子经导线传递到正极,所以溶液中的阳离子向正极移动,正
极得到电子,发生还原反应。a极质量减小,b极质量增加,这说明
a极是负极,b极是正极,则金属活动性:a>b;b极有气体产生,c
极无变化,说明金属活动性:b>c;d极溶解,c极有气体产生,说
明d极是负极,c极是正极,则金属活动性:d>c;电流计指示在导
线中电流从a极流向d极,这说明d极是负极,a极是正极,则金属活
动性:d>a;综上所述,四种金属的活动性顺序是 d>a>b>c。
3. 某原电池总反应为Cu+2Fe3+ Cu2++2Fe2+,下列能实现该反
应的原电池是(  )
A B C D
电极材料 Cu、C Cu、Ag Cu、Zn Fe、Zn
电解质溶液 Fe(NO3)3 FeSO4 FeCl3 CuSO4
解析:  根据原电池的总反应可知,Cu的化合价升高,Cu作负
极,电解质溶液应含有Fe3+,另一个电极应是活动性比Cu弱的导
电物质;B项,电解质溶液中不含Fe3+;C项,Zn比Cu活泼,Zn作
负极;D项,发生的电池总反应是Zn+Cu2+ Zn2++Cu。
教学效果·勤检测
2
强化技能 查缺补漏
1. 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
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。
2. 下列关于如图所示装置的说法,正确的是(  )
A. 铁是正极
B. 电子从石墨经导线流向铁片
D. 该装置可实现电能向化学能的转化
解析:  Fe为活泼金属,为原电池的负极,发生氧化反应,电极
反应式为Fe-2e- Fe2+,A项错误;电子从负极经导线流向正
极,B项错误;石墨为原电池的正极,H+在正极上得电子发生还原
反应,电极反应式为2H++2e- H2↑,C项正确;Fe、石墨、稀
硫酸形成原电池,可以实现化学能向电能的转化,D项错误。
3. 某同学根据化学反应Fe+2H+ Fe2++H2↑,并利用实验室材料
制作原电池。下列关于该原电池组成的说法正确的是(  )
选项 A B C D
正极 锌棒 铁棒 石墨棒 铁棒
负极 铁棒 石墨棒 铁棒 铜棒
电解质溶液  H2SO4溶液 H2SO4溶液 H2SO4溶液 H2SO4溶液
解析:  若将反应Fe+2H+ Fe2++H2↑设计为原电池,则Fe
为负极,活动性比Fe弱的电极为正极,可以用石墨棒、铜棒等作正
极,电解质溶液为硫酸,故选C。
4. A、B、C、D四种金属按表中装置进行实验。



象 二价金属A不断溶
解 C的质量增加 A上有气体产生
根据实验现象回答下列问题:
(1)装置甲中负极反应是 。
(2)装置乙中正极反应是 ,
溶液中Cu2+向 极移动(填“B”或“C”)。
(3)装置丙中溶液的c(H+)变化是 (填“变大”“变
小”或“不变”)。
 A-2e- A2+ 
 Cu2++2e- Cu 
 C 
 变小 
(4)四种金属活动性由强到弱的顺序是 。
解析:据图(Ⅰ)知,金属活动性:A>B,A作负极,电极反
应为A-2e- A2+;据图(Ⅱ)知,金属活动性:B>C,
正极反应为Cu2++2e- Cu,由阳离子向正极移动可知,
Cu2+向C极移动;据图(Ⅲ)知,金属活动性:D>A,正极
反应为2H++2e- H2↑,故c(H+)减小。据图(Ⅰ)、
(Ⅱ)、(Ⅲ)知,金属活动性:D>A>B>C。
 D>A>B>C 
学科素养·稳提升
3
内化知识 知能升华
1. (2024·十堰高一期末)下列设备的使用过程中涉及化学能与电能
的相互转化的是(  )
设备
选项 A B C D
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解析:  风力发电机在工作时,消耗机械能(动能),产生电
能,把动能转化为电能,A不符合题意;手机电池充电时电能转变
为化学能,使用时化学能转变为电能,实现了化学能与电能的相互
转化,B符合题意;厨房排气扇在工作时,消耗电能,产生机械
能,把电能转化为机械能,C不符合题意;台灯(非充电式)使用
时将电能转化为光能,D不符合题意。
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2. 某同学将铁片和铜片插入苹果中,用导线连接电流计,制成“水果
电池”,装置如图所示。下列关于该水果电池的说法正确的是
(  )
A. 可将化学能转换为电能
C. 一段时间后,铜片质量增加
D. 工作时,电子由正极经导线流向负极
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解析:  水果电池是原电池,原电池可将化学能转换为电能,A
正确;水果电池中Fe为负极,电极反应式为Fe-2e- Fe2+,B
错误;苹果中有酸性物质,可电离出H+,Cu为正极,正极反应式
为2H++2e- H2↑,因此没有固体析出,质量不增加,C错误;
原电池工作时,电子由负极经导线流向正极,D错误。
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3. 某原电池的总反应离子方程式为Zn+Cu2+ Zn2++Cu,则该原
电池的正确组成可以是下列的(  )
解析:  该原电池的负极必为锌,正极是比锌活动性弱的金属或导电的非金属,电解质溶液中含有Cu2+,故选C。
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4. 如图,在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y,外电
路中电子流向如图所示,关于该装置的下列说法正确的是(  )
A. 外电路的电流方向为X→外电路→Y
B. 若两电极分别为Fe和碳棒,则X为碳棒,Y为Fe
C. X极上发生的是还原反应,Y极上发生的是氧化反应
D. 若两电极都是金属,则它们的活动性顺序为 X>Y
解析:  外电路的电子流向为X→外电路→Y,电流方向与其相
反,A错误;X极失电子,作负极,Y极上发生的是还原反应,X极
上发生的是氧化反应。若两电极分别为Fe和碳棒,则Y为碳棒,X
为Fe,B、C错误,D正确。
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5. 以硫酸铜为电解质的原电池装置如图所示,下列叙述不正确的是
(  )
A. 红色的铜在锌片表面生成
C. 锌片为负极,发生氧化反应
D. 铜片质量逐渐增大,锌片质量逐渐减小
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解析:  锌比铜活泼,锌为负极,电极反应为Zn-2e- Zn2
+,锌电极逐渐溶解;铜为正极,电极反应为Cu2++2e- Cu,
在铜电极表面生成红色的铜单质;红色的铜在铜片表面生成,A错
误;锌为负极,电极反应为Zn-2e- Zn2+,铜为正极,电极反
应为Cu2++2e- Cu,则电池的总反应为Zn+CuSO4 ZnSO4
+Cu,B正确;锌片为负极,失去电子,发生氧化反应,C正确;
铜电极表面生成红色的铜单质,铜片质量逐渐增大,锌电极逐渐溶
解,锌片质量逐渐减小,D正确。
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6. 如图所示装置中,观察到电流计指针偏转,M棒变粗,N棒变细,由此判断下表中所列的M、N、P三种物质,其中可以成立的是(  )
选项 M N P
A 锌 铜 稀硫酸
B 铜 铁 稀盐酸
C 银 锌 硝酸银溶液
D 锌 铁 硝酸铁溶液
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解析:  该原电池中M棒变粗,N棒变细,说明原电池反应时N棒
溶解作负极,溶液中有金属析出在M棒上。A、B两项中,电解质
溶液分别为稀硫酸和稀盐酸,原电池工作时,不会有金属析出且A
中M棒变细;C项,正极反应为Ag++e- Ag,符合题意;D
项,正极反应为Fe3++e- Fe2+,不会有金属析出,且M棒溶
解变细。
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7. (2023·惠州高一期中)中国向世界郑重承诺在2030年前实现碳达
峰,在2060年前实现碳中和。大力发展绿色能源、清洁能源是实现
碳中和的最有效方法。
(1)原电池反应能够提供电能而不产生CO2气体,如图是某原电池装置图。
①Zn棒是原电池的 极,发生 (填
“氧化”或“还原”)反应。
②Cu棒上发生的电极反应是 。
③溶液中H+向 (填“Zn”或“Cu”)电极定向移动。
 负 
 氧化 
 2H++2e- H2↑ 
 Cu 
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解析: ①Zn比Cu活泼,Zn作负极,发生氧化反应;②
Cu作正极,电极反应式为2H++2e- H2↑;③溶液中H+
向Cu极(正极)定向移动。
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(2)Mg、Al设计成如图所示原电池装置:
①若X为氢氧化钠溶液,负极的电极反应式为

②电解质溶液中的阴离子移向 极(填“Mg”或
“Al”)。
③当电路中通过1 mol e-时,溶液质量 (填“增加”或
“减少”)。
 Al-3e-+4OH
- [Al(OH)4]- 
 Al 
 增加 
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解析: ①若X为NaOH溶液,Al作负极,电极反应式
为Al-3e-+4OH- [Al(OH)4]-;②电解质溶液
中的阴离子移向Al极(负极);③电池总反应为2Al+
2NaOH+6H2O 2Na[Al(OH)4]+3H2↑,2 mol Al
溶解溶液质量增加54 g,生成3 mol氢气,溶液质量减少6
g,故溶液质量增加。
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8. 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,下列说法不正确的是(  )
A. Zn为负极,发生氧化反应
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,也可以用铜电极
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解析:  根据Cl-的移动方向可知,b电极为负极,a电极为正
极,根据电池反应式可知,Zn发生失电子的氧化反应,A正确;正
极发生还原反应,a电极反应式为2Fe3++2e- 2Fe2+,B正确;
电子流动方向是b电极→导线→a电极,C错误;正极材料的活泼性
应比负极材料弱,D正确。
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9. 将过量的等质量的两份锌粉a、b,分别加入相同质量、相同浓度的
稀硫酸,同时向a中加少量CuSO4溶液,图中产生H2的体积V(L)
与时间t(min)的关系,其中正确的是(  )
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解析:  a中加入硫酸铜溶液,会置换出金属铜,形成锌、铜、稀
硫酸原电池,加速金属铁和硫酸反应的速率,所以反应速率:a>
b,速率越大,锌完全反应时所用的时间越短,所以a所用的时间小
于b所用的时间;产生氢气的量取决于稀硫酸的物质的量,而a、b
中金属锌均过量,分别和相同量的硫酸反应生成氢气的量相等,所
以氢气的体积:a=b。
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10. 用如图所示装置研究原电池原理,下列说法错误的是(  )
A. 若将图1中的Zn、Cu下端接触,Zn片逐渐溶解,Cu片上能看到气
泡产生
B. 图2中H+向Zn片移动
C. 若将图2中的Zn片改为Mg片,Cu片上产生气泡的速率加快
D. 图2与图3中,Zn片减轻的质量相等时,正极产物的质量比为1∶32
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解析:  图1中,Zn、Cu直接接触就能构成闭合回路而形成原电
池,Zn片逐渐溶解,Cu片上可看到有气泡产生,A项正确;图2
中,H+带正电荷,应该向正极Cu片移动,B项错误;图2中,由
于Mg的失电子能力强于Zn,所以将Zn片改为Mg片后,电子转移
速率加快,生成H2的速率也加快,C项正确;图2中假设消耗负极
65 g Zn,则转移2 mol电子,正极产生2 g H2,而图3中消耗负极65
g Zn,也转移2 mol电子,则正极析出64 g Cu,正极产物的质量比
为1∶32,D项正确。
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11. 反应Zn+H2SO4 ZnSO4+H2↑的能量变化趋势如图(Ⅰ)所示。
将纯锌片和纯铜片按如图(Ⅱ)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:
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(1)该反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。
解析: 根据图示可知,反应物的能量比生成物的高,
因此该反应为放热反应。
(2)下列说法中正确的是 (填字母)。
A. 甲、乙均为化学能转变为电能的装置
C. 甲中铜片质量减小、乙中锌片质量减小
D. 两烧杯中H+的浓度均减小
 放热 
 BD 
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解析: 乙装置没有构成原电池,不能实现化学能转变
为电能的变化,A错误;甲装置构成原电池,S 会向负
极Zn电极区移动,B正确;甲中Cu为正极,溶液中的H+在
Cu电极上得到电子变为H2逸出,Cu本身不参加反应,故Cu
电极质量不变,C错误;在两个烧杯中都是H+得到电子变为
H2逸出,导致溶液中c(H+)减小,D正确。
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(3)在相同时间内,两烧杯中产生气泡的速率:甲 乙(填
“>”“<”或“=”)。
解析: 甲装置由于构成了原电池,使反应速率比乙装
置快,故反应速率:甲>乙。
 > 
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(4)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 。
解析: H+在正极得到电子被还原变为H2,Cu电极反应
式为2H++2e- H2↑,n(H2)= =0.05
mol,则转移电子的物质的量n(e-)=2n(H2)=0.1
mol,转移的电子数目N(e-)=0.1NA(或6.02×1022)。
 0.1NA(或6.02×1022) 
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(5)甲装置构成的原电池中,铜为电池的 (填“正”或
“负”)极。铜电极上发生的电极反应为

解析: 由于金属活动性:Zn>Cu,所以在甲装置中,
Cu为正极,溶液中的H+在Cu电极上得到电子变为H2逸出,
Cu电极的电极反应为2H++2e- H2↑。
 正 
 2H++2e-
H2↑ 
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感谢欣赏
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