专题1 化学反应与能量变化
第二单元 化学能与电能的转化
第1课时 原电池的工作原理
一、原电池的工作原理
1．原电池的概念
原电池是利用将化学能转化为电能的装置。
2．铜锌原电池
(1)【实验探究】
【实验1】向CuSO4溶液中加入适量锌粉，用温度计测量溶液的温度。
【实验2】将用导线与电流计相连接的锌片和铜片分别插入ZnSO4和CuSO4溶液中，将盐桥插入两只烧杯的电解质溶液中，观察实验现象；取出盐桥，再观察实验现象。
实验现象 实验结论
实验1 溶液的温度升高 Zn与CuSO4溶液反应放出热量
实验2 插入盐桥：①锌片溶解，铜片加厚变亮 ②CuSO4溶液的颜色变浅 ③电流计指针发生偏转 有电流产生
取出盐桥：电流计指针不发生偏转 无电流产生
(2)结论：实验1的能量变化的主要形式为化学能转化为热能；实验2的能量变化的主要形式为化学能转化为电能。
(3)铜锌原电池的工作原理
Zn片为负极，电极反应式为Zn-2e-===Zn2+，反应类型是氧化反应。
Cu片为正极，电极反应式为Cu2++2e-===Cu，反应类型是还原反应。
总反应式为Zn+Cu2+===Zn2++Cu
电子的流动方向：Zn片→导线→铜片。
盐桥中K+移向CuSO4溶液，Cl-移向ZnSO4溶液。
3．原电池的构成
(1)半电池
原电池由两个半电池组成，半电池包括电极材料和电解质溶液。
(2)电极材料
一般情况下，两个活泼性不同的电极，相对活泼的金属作负极，较不活泼的金属（或导电的非金属）作正极。
(3)形成闭合回路
两个半电池通过盐桥和导线连接，形成闭合回路。
两个隔离的半电池通过盐桥连接起来，盐桥中通常是装有含KCl饱和溶液的琼脂。
4．原电池的工作原理
(1)一般，原电池反应为自发的氧化还原反应，且ΔH<0。
(2)半反应：负极失去电子，发生氧化反应；正极得到电子，发生还原反应。
(3)电子流向：电子由负极经导线流向正极。
(4)离子流向：盐桥中的阳离子流向正极，阴离子流向负极。
(5)盐桥的作用：
①将两个半电池隔开，提高电池效率。
②连接两个半电池，保持溶液的电中性，形成闭合回路。
【名师点拨】(1)单液铜锌原电池在工作过程中，锌直接和CuSO4溶液接触，会有化学反应发生，使部分化学能转化为热能，导致电池供电能力弱。
(2)双液铜锌原电池中，锌插入ZnSO4溶液、铜插入CuSO4溶液，避免了锌和CuSO4直接接触，提高了原电池的供电能力。
【归纳小结】原电池中正负极判断
二、原电池的设计
1．实验探究原电池的设计
【实验探究】根据离子反应Cu2++Fe===Cu+Fe2+设计一个原电池。
(1)画出原电池构造示意图，指出正负极。
(2)写出原电池的电极反应式
负极：Fe-2e-===Fe2+ 正极：Cu2++2e-===Cu
2．设计原电池的方法
(1)外电路
负极：还原性强的物质被氧化，向外电路提供电子；
正极：氧化性强的物质被还原，从外电路得到电子。
(2)内电路：将两电极浸入电解质溶液中，阴、阳离子做定向移动，阳离子移向正极，阴离子移向负极。
1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(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)铜锌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(√)
(8)只有放热的氧化还原反应才能设计成原电池(×)
(9)若将2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋设计成原电池，可用锌、铁作电极材料(×)
(10)足量的Zn与稀H2SO4反应时，滴入CuSO4溶液可以加快反应速率，因为c(SO)增大(×)
2．简答题
(1)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？
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。
(2)双液铜锌原电池装置中，电池工作一段时间后，锌片的质量减少16.25 g，线路中转移电子的个数是多少？铜电极质量增加多少克？
负极反应式：Zn－2e－===Zn2＋，n(Zn)＝＝0.25 mol，则线路中转移电子：0.25 mol×2＝0.5 mol，即0.5NA个电子；正极反应式：Cu2＋＋2e－===Cu，铜电极增加的质量为×0.5 mol×64 g·mol－1＝16 g。
(3)在锌与稀硫酸反应时，滴入CuSO4溶液为何能加快反应速率？
锌置换出铜，构成许多微小的原电池，通过电化学反应产生H2，因而能加快生成H2的速率。
(4)双液电池中盐桥起到什么作用？
盐桥中的阴阳离子向两极移动，使两电解质溶液均保持电中性，氧化还原反应得以继续进行。
3．写出下列原电池的电极反应式和总反应式
(1)锌-铜-H2SO4溶液
负极：Zn－2e－===Zn2＋；正极：2H＋＋2e－===H2↑；
总反应：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。
(2)Mg-Al-盐酸
负极：Mg－2e－===Mg2＋；正极：2H＋＋2e－===H2↑；
总反应：Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑。
(3)Mg-Al-NaOH溶液
负极：2Al－6e－＋8OH－===2AlO＋4H2O；正极：6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－；
总反应：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。
(4)铁-铜-FeCl3溶液
负极：Fe－2e－===Fe2＋；正极：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋；
总反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。
(5)铁-铜-稀硝酸
负极：Fe－3e－===Fe3＋；正极：NO＋4H＋＋3e－===NO↑＋2H2O；
总反应：Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O。
4．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( )_______________________________。
答案：(1)负极 2Al－6e－===2Al3＋ 正极 6H＋＋6e－===3H2↑
(2)正极 2NO＋2e－＋4H＋===2NO2↑＋2H2O 负极 Cu－2e－===Cu2＋
解析：(1)该原电池中，Al易失电子发生氧化反应而作负极、Cu作正极；负极上Al失电子生成铝离子进入溶液，所以负极反应式为2Al－6e－===2Al3＋，正极是氢离子得电子产生氢气，电极反应式为6H＋＋6e－===3H2↑。
(2)Al和浓硝酸发生钝化现象，Cu和浓硝酸的反应是自发的放热的氧化还原反应，所以能构成原电池，Cu失电子作负极、Al作正极，正极上硝酸根离子得电子发生还原反应，电极反应式为2NO＋2e－＋4H＋===2NO2↑＋2H2O，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋。
问题一 原电池的工作原理
【典例1】铜—锌原电池工作时，下列叙述正确的是( )
A．正极反应为Zn-2e-===Zn2+
B．电池反应为Zn+Cu2+===Zn2++Cu
C．在外电路中，电子从正极流向负极
D．盐桥中的K+移向ZnSO4溶液
答案：B
解析：Zn为负极，A项错；在外电路中电子从负极流向正极，C项错；盐桥中的K+应移向正极所在的CuSO4溶液，D项错。
【解题必备】
1．原电池的工作原理
(1)电极反应及反应类型
负极：失去电子，发生氧化反应；
正极：得到电子，发生还原反应。
(2)电子的移动方向：电子从负极流出，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)盐桥的作用：
①将两个半电池连接，形成闭合回路；
②避免还原剂和氧化剂直接接触，造成能量损耗，提高了电池的电流效率；
③原电池工作时，盐桥的存在，阴、阳离子分别移向两个半电池的电解质溶液中，分别中和过剩的电荷，使溶液保持电中性，反应可以继续进行。
2．单液电池和双液电池的比较
装置Ⅰ中还原剂Zn与氧化剂Cu2+直接接触，会直接发生氧化还原反应，易造成能量损耗；装置Ⅱ中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区，能避免能量损耗。
3．原电池正负极的判断方法
(1)看电极材料：一般情况下，两个活泼性不同的电极，相对活泼的金属作负极，较不活泼的金属或导电的非金属作正极。
(2)看电极反应：负极发生氧化反应，正极发生还原反应。
(3)看电子流向：电子从负极经导线流向正极。
(4)看离子移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。
(5)看电极发生的现象：负极参加反应时，负极材料不断溶解质量减小，正极质量增加或质量不变。
【变式1-1】在图中的8个装置中，属于原电池的是( )
A．①②③⑤⑧ B．③④⑥⑦ C．④⑥⑦ D．③⑤⑦
答案：D
解析：①⑧未构成闭合回路；②中两极材料活动性相同；④中酒精是非电解质；⑥虽形似盐桥原电池装置，但锌直接与硫酸铜溶液反应，铜离子不能在铜电极放电；所以①②④⑥⑧均不构成原电池，③⑤⑦可构成原电池，D正确。
【变式1-2】如图所示进行实验,下列说法不正确的是( )
A．装置甲的锌片上和装置乙的铜片上均可观察到有气泡产生
B．甲、乙装置中的能量变化均为化学能转化为电能
C．装置乙中的锌、铜之间用导线连接电流计,可观察到电流计指针发生偏转
D．装置乙中负极的电极反应式：Zn-2e-===Zn2+
答案：B
解析：A项，装置甲的锌片与稀硫酸反应生成氢气，装置乙的锌、铜和稀硫酸构成原电池，在铜片产生气泡，正确；B项，甲装置把化学能转化为热能，乙装置把化学能转化为电能，不正确；C项，装置乙形成原电池，正确；D项，装置乙形成原电池,锌为负极,电极反应式为Zn-2e-===Zn2+，正确。
问题二 设计简单的原电池
【典例2】现有如下两个反应：
①NaOH＋HCl===NaCl＋H2O
②Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋
(1)根据上述两个反应的本质，判断它们能否设计成原电池：_______________________。
(2)如果不能，说明原因：______________________________________。
(3)如果能，在方框中画出形成稳定电流的带盐桥的装置图(标出电极材料、电解质溶液)。
写出正、负极材料及其电极反应式。
①负极材料：________，电极反应：___________________________________________；
②正极材料：________，电极反应：___________________________________________。
答案：(1)①不能，②能 (2)①不是氧化还原反应，反应过程中没有发生电子的转移
(3)
①Cu Cu－2e－===Cu2＋ ②Ag(或石墨) 2Ag＋＋2e－===2Ag
解析：原电池是将化学能转变为电能的装置，只有氧化还原反应才有电子的转移，而①为非氧化还原反应，故不能设计成原电池，②为自发的氧化还原反应，可以设计成原电池。(3)在反应Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋中，Ag＋被还原，可用Ag或石墨作正极，发生的电极反应为2Ag＋＋2e－===2Ag；Cu被氧化，为原电池的负极，发生的电极反应为Cu－2e－===Cu2＋。
【解题必备】
1．设计原电池的步骤
(1)用双线桥分析氧化还原反应的电子转移方向和数目；
(2)分别写出正、负极的电极反应式；
(3)根据电极反应式确定半电池的电极材料和电解质溶液：
电极材料：一般活泼金属作负极，不活泼金属（或非金属导体）作正极；
电解质溶液：负极电解液一般是负极金属对应的阳离子的溶液；正极电解液一般是氧化剂对应的电解质溶液。
2．设计原电池的要点
(1)确定从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。关键是选择合适的电解质溶液和两个电极。
(2)正确分析氧化还原反应，找出氧化剂和还原剂、电子转移情况。
(3)根据氧化剂和还原剂选择合适的电极材料和电解质溶液。
一般较活泼的金属作负极，较不活泼的金属(或非金属导体)作正极。
如果负极反应为金属失去电子的反应，则电极材料为该金属，电解质溶液为该金属的阳离子溶液；正极材料选用比负极金属稳定的材料。
【变式2-1】利用反应：Zn＋2FeCl3===ZnCl2＋2FeCl2组成一个化学电池。
(1)在下面的方框中画出带盐桥的装置图。
(2)正极材料为________，电极反应式为：______________________。
负极材料为________，电极反应式为：__________________________。
(3)若电池内溶液为100 mL 0.5 mol·L－1的FeCl3溶液，当溶液中FeCl3全部被还原成FeCl2时，溶液中ZnCl2的物质的量浓度是______，导线上通过的电子是____mol。
答案： (1)
(2)石墨(答案合理即可) 2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ Zn Zn－2e－===Zn2＋
(2)0.25 mol·L－1 0.05
解析：(1)据氧化还原方程式知还原剂Zn为负极，电极反应为：Zn－2e－===Zn2＋，正极可为Cu、Fe、Ag或石墨，电极反应为：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。
(2)n(Fe3＋)＝0.5 mol·L－1×0.1 L＝0.05 mol，则转移电子的物质的量为0.05 mol，c(ZnCl2)＝1/2×0.5 mol·L－1＝0.25 mol·L－1。
【变式2-2】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。
负极：______________________________；正极：___________________________。
答案：
电极反应：负极：2I－－2e－===I2 正极：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
问题三 原电池电极反应式的书写
【典例3】出下表中原电池装置的电极反应和电池反应式：
负极材料 正极材料 电解质溶液
（1） 铁 铜 稀硫酸
（2） 铜 银 硝酸银
（1）正极反应______________________；负极反应_________________________；
电池反应式_____________________________。
（2）正极反应________________________；负极反应______________________；
电池反应式______________________________。
答案：(1)2H＋＋2e－===H2↑ Fe－2e－===Fe2＋ Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑
(2)2Ag＋＋2e－===2Ag Cu－2e－===Cu2＋ Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag
解析：负极失去电子，发生氧化反应；正极得到电子，发生还原反应。根据活泼性，(1)中铁作负极，(2)中铜作负极。
【解题必备】
1．书写电极反应的原则
电极反应必须符合加和性原则，即两电极反应相加，消去电子后得电池总反应式。利用此原则，电池总反应式减去已知的一电极反应得另一电极反应。
若已知总反应和一个电极反应，总反应-电极反应=另一个电极反应。(注意：电极反应转移电子必须相等)
2．电极反应的书写步骤
(1)找出原电池中发生的氧化还原反应，写出方程式并配平
(2)分析氧化还原反应中的氧化剂、还原剂及电子转移情况
(3)写出电极反应式
(4)若不能完整的写出氧化还原反应方程式，但必须找出氧化剂和还原剂
【变式3-1】有一纽扣电池，其电极分别为Zn和Ag2O，以KOH溶液为电解质溶液，电池的反应方程式为Zn＋Ag2O＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2。
(1)Zn发生_________反应，是______极，电极反应式是____________________________。
(2)Ag2O发生________反应，是______极，电极反应式是__________________________。
答案：（1）氧化 负 Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2
（2）还原 正 Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－
【变式3-2】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( )
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＋
答案：B
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。
问题四 原电池原理的应用
【典例4】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－1 NaOH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__________________________________________。
(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：
________________________________________________________。
答案：(1)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)不可靠 在两电极之间连上一个电流表，测电流方向，判断原电池的正、负极
【解题必备】原电池原理的应用
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
原理：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，金属的活动性：负极强于正极。
【变式4-1】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：
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 电流从a极流向d极
由此可判断这四种金属的活动性顺序是________。
答案：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。
【变式4-2】X、Y、Z、W四块金属板分别用导线两两相连浸入稀硫酸中构成原电池。X、Y相连时，X为负极；Z、W相连时，电流方向是W→Z；X、Z相连时，Z极上产生大量气泡；W、Y相连时，W极发生氧化反应。据此判断四种金属的活动性顺序是( )
A．X>Z>W>Y B．Z>X>Y>W C．X>Y>Z>W D．Y>W>Z>X
答案：A
解析：在原电池中，活泼金属作原电池的负极，失去电子发生氧化反应；不活泼的金属或非金属导体作原电池的正极，阳离子或氧气等在正极得到电子发生还原反应。电子由负极经导线流向正极，与电流的方向相反。因此，X、Y相连时，X为负极，则活动性X>Y；Z、W相连时，电流方向是W→Z，则活动性Z>W；X、Z相连时，Z极上产生大量气泡，则活动性X>Z；W、Y相连时，W极发生氧化反应，则活动性W>Y。综上所述，可以得出金属的活动性顺序：X>Z>W>Y。故正确答案为A。
1．在如图所示的柠檬水果电池中，外电路上的电子从电极Y流向电极X。若X为铅电极，则Y可能是( )
A．锌 B．银 C．石墨 D．铜
答案：A
解析：在柠檬水果电池中，外电路上的电子从电极Y流向电极X，说明电极Y是负极，电极X是正极，Y的活动性比X强。根据金属活动性顺序可知，金属活动性：Zn>Pb>Cu>Ag，石墨是非金属单质，失去电子能力比金属弱，因此若X为铅电极，则Y应该是活动性比铅强的金属锌，故合理选项是A。
2．下列有关原电池负极的说法正确的是( )
A．一定是活泼金属
B．工作时电极本身一定被氧化
C．工作时一定有电子流出
D．一定带负电荷
答案：C
解析：原电池工作时电子从负极流向正极，负极一定有电子流出，C正确。
3．下列能形成原电池装置并能产生明显电流的是( )
答案：C
解析：解题时先明确原电池的形成条件，再依次判断。构成原电池要有三个基本条件：①电解质溶液；②两个电极，其中一个相对较活泼，另一个相对较不活泼，两个电极直接或间接地连接在一起，并插入电解质溶液中，能自发地发生氧化还原反应；③形成闭合回路。A中缺电解质溶液(酒精是非电解质)；B中两电极相同；D中没有形成闭合回路，故A、B、D不能组成原电池。只有C具备形成原电池的条件，可组成原电池。
4．用铜片、银片、CuSO4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。下列有关该原电池的叙述正确的是( )
①铜电极的质量减少 ②正极反应为Ag＋＋e－===Ag ③在外电路中，电流由铜电极流向银电极 ④实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作
A．①② B．②③ C．②④ D．③④
答案：A
解析：金属活动性：Cu>Ag，Cu为负极，失去电子，Cu－2e－===Cu2＋，①正确；Ag为正极，得到电子，Ag＋＋e－===Ag，②正确；电子经外电路流向银电极，电流由银电极流向铜电极，③错误；取出盐桥不能形成闭合回路，不能构成原电池，④错误。
5．实验探究是提高学习效果的有力手段。某同学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装置的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Cu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32∶1
答案：D
解析：Zn、Cu直接接触就能构成闭合回路而形成原电池，稀硫酸作电解质溶液，所以Cu片上可看到有气泡产生，A正确；H＋带正电荷，向正极移动，即向Cu片移动，B正确；由于Mg失电子能力强于Zn，所以将Zn片改为Mg片时，电子转移速率加快，生成H2的速率也加快，C正确；若两装置负极消耗Zn的质量均为65 g，图2正极产生2 g H2，图3正极上析出64 g Cu，正极产物的质量比为1∶32，D错误。
6．以锌片和铜片为电极，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，下列说法中正确的是( )
A．锌片溶解了1 mol，铜片上析出1 mol氢气
B．两极上溶解和析出的物质的质量相等
C．锌片溶解了1 g，铜片上析出了1 g氢气
D．锌片溶解了1 mol，硫酸消耗了2 mol
答案：A
解析：Zn、Cu作电极，以H2SO4为电解质溶液的电池反应为
Zn ＋ H2SO4===ZnSO4＋H2↑ 2e－
1 mol 1 mol 1 mol 2 mol
65 g 2 g
故通过2 mol电子时，溶解1 mol Zn片，同时铜极产生1 mol H2，消耗1 mol H2SO4。
7．有A、B、D、E四种金属，当A、B、稀硫酸组成原电池时，电子流动方向为A→B；当A、D、稀硫酸组成原电池时，A为正极；当B、E组成原电池时，电极反应式为E2＋＋2e－===E、B－2e－===B2＋，则A、B、D、E金属性由强到弱的顺序为( )
A．A>B>E>D B．A>B>D>E C．D>E>A>B D．D>A>B>E
答案：D
解析：根据“当A、B、稀硫酸组成原电池时，电子流动方向为A→B”可知，金属性：A>B；根据“当A、D、稀硫酸组成原电池时，A为正极”可知，金属性：D>A；根据“当B、E组成原电池时，电极反应式为E2＋＋2e－===E、B－2e－===B2＋”可知，金属性：B>E，综上可知，金属性由强到弱的顺序为D>A>B>E。
8．根据反应：2Ag＋＋Cu===Cu2＋＋2Ag，设计如图所示原电池，下列说法错误的是( )
A．X可以是银或石墨
B．Y是硫酸铜溶液
C．电子从铜电极经外电路流向X电极
D．X极上的电极反应式为Ag＋＋e－===Ag
答案：B
解析：由反应2Ag＋＋Cu===Cu2＋＋2Ag知铜为负极，则X为正极，X材料为活动性比铜弱的金属或非金属导体，A正确；电解质溶液中应含有Ag＋，B错误；在原电池中，电子从负极经外电路流向正极，C正确；Ag＋在正极X上得到电子，电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，D正确。
9．利用反应：Zn＋2FeCl3===ZnCl2＋2FeCl2组成一个化学电池。
(1)在下面的方框中画出带盐桥的装置图。
(2)正极材料为________，电极反应式为：______________________。
负极材料为________，电极反应式为：__________________________。
(3)若电池内溶液为100 mL 0.5 mol·L－1的FeCl3溶液，当溶液中FeCl3全部被还原成FeCl2时，溶液中ZnCl2的物质的量浓度是______，导线上通过的电子是____mol。
答案： (1)
(2)石墨(答案合理即可) 2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ Zn Zn－2e－===Zn2＋
(2)0.25 mol·L－1 0.05
解析：(1)据氧化还原方程式知还原剂Zn为负极，电极反应为：Zn－2e－===Zn2＋，正极可为Cu、Fe、Ag或石墨，电极反应为：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。
(2)n(Fe3＋)＝0.5 mol·L－1×0.1 L＝0.05 mol，则转移电子的物质的量为0.05 mol，c(ZnCl2)＝1/2×0.5 mol·L－1＝0.25 mol·L－1。
1．根据下图，可判断出下列离子方程式中错误的是( )
A．2Ag(s)＋Cd2＋(aq)===2Ag＋(aq)＋Cd(s)
B．Co2＋(aq)＋Cd(s)===Co(s)＋Cd2＋(aq)
C．2Ag＋(aq)＋Cd(s)===2Ag(s)＋Cd2＋(aq)
D．2Ag＋(aq)＋Co(s)===2Ag(s)＋Co2＋(aq)
答案：A
解析：由第一个原电池装置中正、负极的标注可知，该装置在反应过程中Cd失去电子作负极，发生氧化反应，则Co电极在反应过程中就要发生还原反应，由上可知，Cd的金属性强于Co；由第二个原电池装置中正、负极的标注可知，Co在反应过程中失去电子，则Ag电极就要在反应过程中得电子，说明Co的金属性强于Ag；综上可知三者的金属性强弱顺序为Cd>Co>Ag。再根据在氧化还原反应中，由活泼性强的金属能将活泼性较弱的金属从其盐溶液中置换出来的规律可知，A项是错误的。
2．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( )
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
答案：C
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。
3．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．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
答案：A
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。
4．硝酸汞和碘化钾溶液混合后会生成红色的碘化汞沉淀，为了探究硝酸汞和碘化钾溶液之间能否发生氧化还原反应，研究人员设计了如图的实验装置，结果电流表指针发生了偏转，下列分析正确的是( )
A．如图装置的电流方向是从C1到C2
B．C1是负极，发生的反应是2I－－2e－===I2
C．盐桥中的K＋向C1电极移动
D．装置发生的总反应是Hg2＋＋2I－===HgI2↓
答案：B
解析：电流表指针发生偏转说明有电流形成，此装置为原电池，I－具有还原性，C1作负极，电极反应为2I－－2e－===I2，B正确；C2作正极，溶液中Hg2＋得电子，Hg2＋＋2e－===Hg，发生还原反应，电流方向是从正极(C2)流向负极(C1)，A错误；为保持硝酸汞溶液电荷守恒，盐桥中阳离子移向硝酸汞溶液(C2电极)，C错误；装置发生的总反应为Hg2＋＋2I－===Hg＋I2，D错误。
5．(1)利用反应Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2设计成如图所示的原电池，回答下列问题：
①写出电极反应式
正极：____________________________；负极：_____________________________。
②图中X是________，Y是________。
③原电池工作时，盐桥中的_________(填“阳”或“阴”)离子向X溶液方向移动。
(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，其正极反应式为___________________________。
答案：(1)①2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ Cu－2e－===Cu2＋ ②FeCl3 CuCl2 ③阳
(2)O2＋4e－＋4H＋===2H2O
解析：(1)①该原电池中Cu作负极，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋；石墨作正极，电极反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。②X溶液应为FeCl3溶液，Y溶液应为CuCl2溶液。③原电池工作时，盐桥中的阳离子向正极移动。
(2)Cu作负极，O2在正极上得电子：O2＋4e－＋4H＋===2H2O。
6．一个完整的氧化还原反应方程式可以拆分，写成两个“半反应式”，一个是“氧化反应”式，一个是“还原反应”式。如2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，可以写成：氧化反应：Cu－2e－===Cu2＋；还原反应：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。
(1)根据以上信息将反应3NO2＋H2O===2H＋＋2NO3－＋NO拆分为两个“半反应式”：
氧化反应式_________________________；还原反应式________________________。
(2)已知某一反应的“半反应式”为CH4＋10OH－－8e－===CO32－＋7H2O；O2＋2H2O＋4e－===4OH－，则总反应式为_________________________________________________。
答案：(1)2NO2＋2H2O－2e－===2NO3－＋4H＋ NO2＋2H＋＋2e－===NO＋H2O
(2)CH4＋2O2＋2OH－===CO32－＋3H2O
解析：(1)3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，通过分析化合价变化，发生氧化反应的为负极反应，发生还原反应的为正极反应，因此“氧化反应”式为2NO2＋2H2O－2e－===2NO3－＋4H＋，“还原反应”式为NO2＋2H＋＋2e－===NO＋H2O。
(2)本题已给出了两个“半反应式”，因此据氧化还原反应中得失电子数相等，将二式合并，即得总反应式：CH4＋2O2＋2OH－===CO32－＋3H2O。专题1 化学反应与能量变化
第二单元 化学能与电能的转化
第1课时 原电池的工作原理
一、原电池的工作原理
1．原电池的概念
原电池是利用将______能转化为______能的装置。
2．铜锌原电池
(1)【实验探究】
【实验1】向CuSO4溶液中加入适量锌粉，用温度计测量溶液的温度。
【实验2】将用导线与电流计相连接的锌片和铜片分别插入ZnSO4和CuSO4溶液中，将盐桥插入两只烧杯的电解质溶液中，观察实验现象；取出盐桥，再观察实验现象。
实验现象 实验结论
实验1
实验2 插入盐桥：①__________________ ②________________________ ③__________________
取出盐桥：________________________
(2)结论：实验1的能量变化的主要形式为______能转化为______能；实验2的能量变化的主要形式为______能转化为______能。
(3)铜锌原电池的工作原理
Zn片为______极，电极反应式为________________________，反应类型是______反应。
Cu片为______极，电极反应式为________________________，反应类型是______反应。
总反应式为____________________________________
电子的流动方向：________→导线→________。
盐桥中K+移向_________溶液，Cl-移向________溶液。
3．原电池的构成
(1)半电池
原电池由两个半电池组成，半电池包括____________和____________。
(2)电极材料
一般情况下，两个活泼性______的电极，相对活泼的金属作______极，较不活泼的金属（或导电的非金属）作______极。
(3)形成闭合回路
两个半电池通过______和______连接，形成闭合回路。
两个隔离的半电池通过______连接起来，盐桥中通常是装有含____________的琼脂。
4．原电池的工作原理
(1)一般，原电池反应为______的____________反应，且ΔH______0。
(2)半反应：负极______电子，发生______反应；正极______电子，发生______反应。
(3)电子流向：电子由______经导线流向______。
(4)离子流向：盐桥中的_________流向正极，_________流向负极。
(5)盐桥的作用：
①______________________________________________________。
②______________________________________________________。
【名师点拨】(1)单液铜锌原电池在工作过程中，锌直接和CuSO4溶液接触，会有化学反应发生，使部分化学能转化为热能，导致电池供电能力弱。
(2)双液铜锌原电池中，锌插入ZnSO4溶液、铜插入CuSO4溶液，避免了锌和CuSO4直接接触，提高了原电池的供电能力。
【归纳小结】原电池中正负极判断
二、原电池的设计
1．实验探究原电池的设计
【实验探究】根据离子反应Cu2++Fe===Cu+Fe2+设计一个原电池。
(1)画出原电池构造示意图，指出正负极。
(2)写出原电池的电极反应式
负极：________________________ 正极：________________________
2．设计原电池的方法
(1)外电路
负极：_________强的物质被氧化，向外电路提供电子；
正极：_________强的物质被还原，从外电路得到电子。
(2)内电路：将两电极浸入电解质溶液中，阴、阳离子做______移动，______离子移向正极，______离子移向负极。
1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(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)铜锌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( )
(8)只有放热的氧化还原反应才能设计成原电池( )
(9)若将2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋设计成原电池，可用锌、铁作电极材料( )
(10)足量的Zn与稀H2SO4反应时，滴入CuSO4溶液可以加快反应速率，因为c(SO)增大( )
2．简答题
(1)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？
(2)双液铜锌原电池装置中，电池工作一段时间后，锌片的质量减少16.25 g，线路中转移电子的个数是多少？铜电极质量增加多少克？
(3)在锌与稀硫酸反应时，滴入CuSO4溶液为何能加快反应速率？
(4)双液电池中盐桥起到什么作用？
3．写出下列原电池的电极反应式和总反应式
(1)锌-铜-H2SO4溶液
负极：______________________________；正极：______________________________；
总反应：______________________________。
(2)Mg-Al-盐酸
负极：______________________________；正极：______________________________；
总反应：______________________________。
(3)Mg-Al-NaOH溶液
负极：______________________________；正极：______________________________；
总反应：______________________________。
(4)铁-铜-FeCl3溶液
负极：______________________________；正极：______________________________；
总反应：______________________________。
(5)铁-铜-稀硝酸
负极：______________________________；正极：______________________________；
总反应：______________________________。
4．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( )_______________________________。
问题一 原电池的工作原理
【典例1】铜—锌原电池工作时，下列叙述正确的是( )
A．正极反应为Zn-2e-===Zn2+
B．电池反应为Zn+Cu2+===Zn2++Cu
C．在外电路中，电子从正极流向负极
D．盐桥中的K+移向ZnSO4溶液
【解题必备】
1．原电池的工作原理
(1)电极反应及反应类型
负极：失去电子，发生氧化反应；
正极：得到电子，发生还原反应。
(2)电子的移动方向：电子从负极流出，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)盐桥的作用：
①将两个半电池连接，形成闭合回路；
②避免还原剂和氧化剂直接接触，造成能量损耗，提高了电池的电流效率；
③原电池工作时，盐桥的存在，阴、阳离子分别移向两个半电池的电解质溶液中，分别中和过剩的电荷，使溶液保持电中性，反应可以继续进行。
2．单液电池和双液电池的比较
装置Ⅰ中还原剂Zn与氧化剂Cu2+直接接触，会直接发生氧化还原反应，易造成能量损耗；装置Ⅱ中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区，能避免能量损耗。
3．原电池正负极的判断方法
(1)看电极材料：一般情况下，两个活泼性不同的电极，相对活泼的金属作负极，较不活泼的金属或导电的非金属作正极。
(2)看电极反应：负极发生氧化反应，正极发生还原反应。
(3)看电子流向：电子从负极经导线流向正极。
(4)看离子移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。
(5)看电极发生的现象：负极参加反应时，负极材料不断溶解质量减小，正极质量增加或质量不变。
【变式1-1】在图中的8个装置中，属于原电池的是( )
A．①②③⑤⑧ B．③④⑥⑦ C．④⑥⑦ D．③⑤⑦
【变式1-2】如图所示进行实验,下列说法不正确的是( )
A．装置甲的锌片上和装置乙的铜片上均可观察到有气泡产生
B．甲、乙装置中的能量变化均为化学能转化为电能
C．装置乙中的锌、铜之间用导线连接电流计,可观察到电流计指针发生偏转
D．装置乙中负极的电极反应式：Zn-2e-===Zn2+
问题二 设计简单的原电池
【典例2】现有如下两个反应：
①NaOH＋HCl===NaCl＋H2O
②Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋
(1)根据上述两个反应的本质，判断它们能否设计成原电池：_______________________。
(2)如果不能，说明原因：______________________________________。
(3)如果能，在方框中画出形成稳定电流的带盐桥的装置图(标出电极材料、电解质溶液)。
写出正、负极材料及其电极反应式。
①负极材料：________，电极反应：___________________________________________；
②正极材料：________，电极反应：___________________________________________。
【解题必备】
1．设计原电池的步骤
(1)用双线桥分析氧化还原反应的电子转移方向和数目；
(2)分别写出正、负极的电极反应式；
(3)根据电极反应式确定半电池的电极材料和电解质溶液：
电极材料：一般活泼金属作负极，不活泼金属（或非金属导体）作正极；
电解质溶液：负极电解液一般是负极金属对应的阳离子的溶液；正极电解液一般是氧化剂对应的电解质溶液。
2．设计原电池的要点
(1)确定从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。关键是选择合适的电解质溶液和两个电极。
(2)正确分析氧化还原反应，找出氧化剂和还原剂、电子转移情况。
(3)根据氧化剂和还原剂选择合适的电极材料和电解质溶液。
一般较活泼的金属作负极，较不活泼的金属(或非金属导体)作正极。
如果负极反应为金属失去电子的反应，则电极材料为该金属，电解质溶液为该金属的阳离子溶液；正极材料选用比负极金属稳定的材料。
【变式2-1】利用反应：Zn＋2FeCl3===ZnCl2＋2FeCl2组成一个化学电池。
(1)在下面的方框中画出带盐桥的装置图。
(2)正极材料为________，电极反应式为：______________________。
负极材料为________，电极反应式为：__________________________。
(3)若电池内溶液为100 mL 0.5 mol·L－1的FeCl3溶液，当溶液中FeCl3全部被还原成FeCl2时，溶液中ZnCl2的物质的量浓度是______，导线上通过的电子是____mol。
【变式2-2】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。
负极：______________________________；正极：___________________________。
问题三 原电池电极反应式的书写
【典例3】出下表中原电池装置的电极反应和电池反应式：
负极材料 正极材料 电解质溶液
（1） 铁 铜 稀硫酸
（2） 铜 银 硝酸银
（1）正极反应______________________；负极反应_________________________；
电池反应式_____________________________。
（2）正极反应________________________；负极反应______________________；
电池反应式______________________________。
【解题必备】
1．书写电极反应的原则
电极反应必须符合加和性原则，即两电极反应相加，消去电子后得电池总反应式。利用此原则，电池总反应式减去已知的一电极反应得另一电极反应。
若已知总反应和一个电极反应，总反应-电极反应=另一个电极反应。(注意：电极反应转移电子必须相等)
2．电极反应的书写步骤
(1)找出原电池中发生的氧化还原反应，写出方程式并配平
(2)分析氧化还原反应中的氧化剂、还原剂及电子转移情况
(3)写出电极反应式
(4)若不能完整的写出氧化还原反应方程式，但必须找出氧化剂和还原剂
【变式3-1】有一纽扣电池，其电极分别为Zn和Ag2O，以KOH溶液为电解质溶液，电池的反应方程式为Zn＋Ag2O＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2。
(1)Zn发生_________反应，是______极，电极反应式是____________________________。
(2)Ag2O发生________反应，是______极，电极反应式是__________________________。
【变式3-2】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( )
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＋
问题四 原电池原理的应用
【典例4】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－1 NaOH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__________________________________________。
(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：
________________________________________________________。
【解题必备】原电池原理的应用
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
原理：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，金属的活动性：负极强于正极。
【变式4-1】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：
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 电流从a极流向d极
由此可判断这四种金属的活动性顺序是________。
【变式4-2】X、Y、Z、W四块金属板分别用导线两两相连浸入稀硫酸中构成原电池。X、Y相连时，X为负极；Z、W相连时，电流方向是W→Z；X、Z相连时，Z极上产生大量气泡；W、Y相连时，W极发生氧化反应。据此判断四种金属的活动性顺序是( )
A．X>Z>W>Y B．Z>X>Y>W C．X>Y>Z>W D．Y>W>Z>X
1．在如图所示的柠檬水果电池中，外电路上的电子从电极Y流向电极X。若X为铅电极，则Y可能是( )
A．锌 B．银 C．石墨 D．铜
2．下列有关原电池负极的说法正确的是( )
A．一定是活泼金属
B．工作时电极本身一定被氧化
C．工作时一定有电子流出
D．一定带负电荷
3．下列能形成原电池装置并能产生明显电流的是( )
4．用铜片、银片、CuSO4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。下列有关该原电池的叙述正确的是( )
①铜电极的质量减少 ②正极反应为Ag＋＋e－===Ag ③在外电路中，电流由铜电极流向银电极 ④实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作
A．①② B．②③ C．②④ D．③④
5．实验探究是提高学习效果的有力手段。某同学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装置的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Cu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32∶1
6．以锌片和铜片为电极，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，下列说法中正确的是( )
A．锌片溶解了1 mol，铜片上析出1 mol氢气
B．两极上溶解和析出的物质的质量相等
C．锌片溶解了1 g，铜片上析出了1 g氢气
D．锌片溶解了1 mol，硫酸消耗了2 mol
7．有A、B、D、E四种金属，当A、B、稀硫酸组成原电池时，电子流动方向为A→B；当A、D、稀硫酸组成原电池时，A为正极；当B、E组成原电池时，电极反应式为E2＋＋2e－===E、B－2e－===B2＋，则A、B、D、E金属性由强到弱的顺序为( )
A．A>B>E>D B．A>B>D>E C．D>E>A>B D．D>A>B>E
8．根据反应：2Ag＋＋Cu===Cu2＋＋2Ag，设计如图所示原电池，下列说法错误的是( )
A．X可以是银或石墨
B．Y是硫酸铜溶液
C．电子从铜电极经外电路流向X电极
D．X极上的电极反应式为Ag＋＋e－===Ag
9．利用反应：Zn＋2FeCl3===ZnCl2＋2FeCl2组成一个化学电池。
(1)在下面的方框中画出带盐桥的装置图。
(2)正极材料为________，电极反应式为：______________________。
负极材料为________，电极反应式为：__________________________。
(3)若电池内溶液为100 mL 0.5 mol·L－1的FeCl3溶液，当溶液中FeCl3全部被还原成FeCl2时，溶液中ZnCl2的物质的量浓度是______，导线上通过的电子是____mol。
1．根据下图，可判断出下列离子方程式中错误的是( )
A．2Ag(s)＋Cd2＋(aq)===2Ag＋(aq)＋Cd(s)
B．Co2＋(aq)＋Cd(s)===Co(s)＋Cd2＋(aq)
C．2Ag＋(aq)＋Cd(s)===2Ag(s)＋Cd2＋(aq)
D．2Ag＋(aq)＋Co(s)===2Ag(s)＋Co2＋(aq)
2．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( )
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
3．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．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
4．硝酸汞和碘化钾溶液混合后会生成红色的碘化汞沉淀，为了探究硝酸汞和碘化钾溶液之间能否发生氧化还原反应，研究人员设计了如图的实验装置，结果电流表指针发生了偏转，下列分析正确的是( )
A．如图装置的电流方向是从C1到C2
B．C1是负极，发生的反应是2I－－2e－===I2
C．盐桥中的K＋向C1电极移动
D．装置发生的总反应是Hg2＋＋2I－===HgI2↓
5．(1)利用反应Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2设计成如图所示的原电池，回答下列问题：
①写出电极反应式
正极：____________________________；负极：_____________________________。
②图中X是________，Y是________。
③原电池工作时，盐桥中的_________(填“阳”或“阴”)离子向X溶液方向移动。
(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，其正极反应式为___________________________。
6．一个完整的氧化还原反应方程式可以拆分，写成两个“半反应式”，一个是“氧化反应”式，一个是“还原反应”式。如2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，可以写成：氧化反应：Cu－2e－===Cu2＋；还原反应：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。
(1)根据以上信息将反应3NO2＋H2O===2H＋＋2NO3－＋NO拆分为两个“半反应式”：
氧化反应式_________________________；还原反应式________________________。
(2)已知某一反应的“半反应式”为CH4＋10OH－－8e－===CO32－＋7H2O；O2＋2H2O＋4e－===4OH－，则总反应式为_________________________________________________。
