第一节 原电池
[课标要求]
1．了解原电池的工作原理。
2．能正确书写原电池电极反应式和电池反应方程式。
3．能设计简单的原电池。
1．原电池构成“三条件”：
(1)正、负两个电极。
(2)电解质溶液。
(3)形成闭合回路。
2．原电池正、负极判断“四方法”：
(1)负极：①活泼性较强的金属；②电子流出的一极；③发生氧化反应的一极；④阴离子移向的一极。
(2)正极：①活泼性较弱的金属或导电的非金属(碳棒)；②电子流入的一极；③发生还原反应的一极；④阳离子移向的一极。
1．原电池
(1)概念：将化学能转化为电能的装置。
(2)实质：利用能自发进行的氧化还原反应将化学能转化为电能。
(3)构成条件。
①两个活泼性不同的电极；
②电解质溶液；
③形成闭合回路；
④自发进行的氧化还原反应。
2．原电池的工作原理(以锌铜原电池为例)
装置
示意图
现象
锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质生成，电流计指针发生偏转
电极
Zn电极
Cu电极
电极名称
负极
正极
得失电子
失电子
得电子
电子流向
流出
流入
反应类型
氧化反应
还原反应
电极反应式
Zn－2e－===Zn2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
总反应式
Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
锌铜原电池装置如下
[问题思考]
1．锌铜原电池中正、负极材料是什么？写出正、负极反应式。
提示：Zn作负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋；Cu作正极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu。
2．原电池装置中，盐桥中离子移动的方向是什么？
提示：盐桥中的Cl－移向负极(ZnSO4溶液)，K＋移向正极(CuSO4溶液)。
3．原电池装置中，盐桥的作用是什么？
提示：①形成闭合回路；②保持溶液中电荷守恒，使电池反应能持续发生。
1．原电池工作原理
(1)原理图示
(2)电极名称与反应类型：
正极→还原反应；负极→氧化反应。
(3)电子流向：负极→正极。
(4)电流方向：正极→负极。
(5)离子流向：阳离子→正极；阴离子→负极。
2．带盐桥原电池装置中两个“半电池”
以锌铜原电池为例，如图
(1)Zn-ZnSO4半电池：在ZnSO4溶液中，锌片逐渐溶解，即Zn被氧化，锌原子失去电子，形成Zn2＋进入溶液，即Zn－2e－===Zn2＋；从锌片上释放出的电子，经过导线流向铜片。
(2)Cu-CuSO4半电池：CuSO4溶液中的Cu2＋从铜片上得到电子，还原为铜单质并沉积在铜片上，即Cu2＋＋2e－===Cu。
(3)盐桥的作用：电池工作时，盐桥中的Cl－会移向ZnSO4溶液，K＋移向CuSO4溶液，使两溶液均保持电中性。当取出盐桥后，形成断路，反应停止。
1．下列装置中，能构成原电池的是( )
解析：选D 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。
2．关于如图所示的原电池，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CuSO4溶液中迁移
C．锌电极发生还原反应，铜电极发生氧化反应
D．铜电极上发生的电极反应是2H＋＋e－===H2↑
解析：选A 该原电池中，Zn为负极，Cu为正极，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，电子由Zn电极流向Cu电极，A项正确，C、D两项错误；因电子由Zn电极流向Cu电极，则铜电极反应是Cu2＋＋2e－===Cu，所以盐桥中的阳离子向CuSO4溶液中迁移，阴离子向ZnSO4溶液中迁移，B项错误。
1．加快化学反应速率
构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快。如实验室制H2时，粗锌比纯锌与稀硫酸反应快，或向溶液中滴入几滴CuSO4溶液，反应加快。
2．比较金属的活动性强弱
对于酸性电解质，一般是作负极的金属活动性强，作正极的金属活动性较弱。
3．设计原电池
(1)理论上，自发的氧化还原反应，可以设计成原电池。
(2)外电路。
(3)内电路：将两电极浸入电解质溶液中，阴、阳离子作定向移动。
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( )
A．a>b>c>d B．b>c>d>a
C．d>a>b>c D．a>b>d>c
解析：选C 由第一个装置a极溶解，可知a极是负极，金属活动性a>b，对于第二个装置，依据还原性规律知，金属活动性b>c，第三个装置的金属活动性d>c，由第四个装置电流从a→d，则电子从d→a，故金属活动性d>a。
2．设计原电池Zn＋2Fe3＋===Zn2＋＋2Fe2＋，在方框中画出能形成稳定电流的半电池形式的装置图(标出电极材料、电解质溶液)
负极：________，电极反应：_____________________________________________；
正极：________，电极反应：_____________________________________________。
解析：分析元素化合价的变化可知，Zn为负极，比Zn活泼性差的金属或非金属(石墨等)作正极，选择与电极材料有相同离子的溶液作电解质溶液。
答案：见下图
Zn Zn－2e－===Zn2＋
Pt 2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
[三级训练·节节过关]
1．原电池是将化学能直接转化为电能的装置，原电池反应的本质是( )
A．化合价的升降 B．离子定向移动
C．氧化还原反应 D．电能的储存
解析：选C 原电池是利用自发的氧化还原反应来实现能量转化的，即通过两极上的氧化反应和还原反应，把化学能转化为电能。
2．结合下图判断，下列叙述不正确的是( )
A．Ⅰ、Ⅱ的反应原理均是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
B．Ⅰ、Ⅱ中均有电子转移，均是把化学能转化为电能
C．随着反应的进行，Ⅰ、Ⅱ中CuSO4溶液颜色均渐渐变浅
D．取a中溶液，加足量Ba(NO3)2溶液，过滤后向滤液中加AgNO3溶液，有沉淀产生
解析：选B Ⅰ中发生的是化学反应，没有电能产生，Ⅱ中发生的是电化学反应，化学能转化为电能，但二者的反应原理都是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，A项正确，B项错误；随着反应的进行，Ⅰ、Ⅱ中(Cu2＋)逐渐减小，溶液颜色均渐渐变浅，C项正确；在原电池工作过程中，盐桥中的Cl－移向负极，即a中溶液含有Cl－，故取a中溶液，加足量Ba(NO3)2溶液，过滤后向滤液中加AgNO3溶液，有AgCl沉淀产生，D项正确。
3.用铜片、银片、Cu(NO3)2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(如图)。以下有关该原电池的叙述正确的是( )
①在外电路中，电流由铜电极流向银电极
②正极反应为Ag＋＋e－===Ag
③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作
④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
A．①② B．③④
C．②④ D．②③
解析：选C 由于活动性：Cu>Ag，则Cu作负极，电解质溶液为Cu(NO3)2溶液；Ag作正极，电解质溶液为AgNO3溶液，盐桥形成闭合回路。①在外电路中，电流由银电极流向铜电极，错误；②正极为溶液中Ag＋得到电子被还原为Ag，电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，正确；③实验过程中取出盐桥，因为不能形成闭合回路，所以原电池不能继续工作，错误；④将铜片浸入AgNO3溶液中，发生的化学反应与该原电池反应相同，正确。
4．为了避免锌片与Cu2＋直接接触发生反应而影响原电池的放电效率，有人设计了如下装置，按要求完成以下填空：
(1)此装置工作时，可以观察到的现象是_____________________________________
________________________________________________________________________，
电池总反应式为__________________________________z_______________________。
(2)以上电池中，锌和锌盐溶液组成________，铜和铜盐溶液组成________，中间通过盐桥连接起来。
(3)电池工作时，硫酸锌溶液中SO向________移动，硫酸铜溶液中SO向________移动。
(4)此盐桥内为饱和KCl溶液，盐桥是通过________移动来导电的。在工作时，K＋移向________。
解析：该装置为锌铜原电池，总反应式为Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋，电池工作时，观察到①电流计指针发生偏转，②锌片不断溶解，③铜片上有红色物质析出，其中Zn与ZnSO4溶液组成锌半电池，Cu与CuSO4溶液组成铜半电池。电池工作时，ZnSO4溶液中SO向负极(锌电极)移动，CuSO4溶液中SO向盐桥移动，而盐桥中的K＋向正极区(CuSO4溶液)移动，Cl－向负极区(ZnSO4溶液)移动，这样靠离子的移动形成闭合回路。
答案：(1)电流计指针发生偏转，锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质析出 Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
(2)锌半电池 铜半电池 (3)锌电极 盐桥
(4)离子 正极区(CuSO4溶液)
1．下列反应不可用于设计原电池的是( )
A．NaOH＋HCl===NaCl＋H2O
B．2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
C．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
D．4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3
解析：选A 只有自发的氧化还原反应才能设计成原电池。NaOH与HCl的反应为非氧化还原反应。
2．下列关于原电池的叙述正确的是( )
A．构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属
B．原电池是将化学能转变为电能的装置
C．原电池中电子流出的一极是负极，该极被还原
D．原电池工作时，电流的方向是从负极到正极
解析：选B A项，构成原电池的正极和负极可能是两种不同的金属，也可能是导电的非金属(如石墨棒)和金属，错误；B项，原电池是将化学能转变为电能的装置，正确；C项，在原电池中，负极上失去电子发生氧化反应，正极上得到电子发生还原反应，电子从负极沿导线流向正极，错误；D项，原电池放电时，电子从负极沿导线流向正极，电流的方向是从正极到负极，错误。
3．实验室用铁片、铜片和AgNO3溶液组成原电池，则正极的电极反应式为( )
A．Fe－3e－===Fe3＋ B．Fe－2e－===Fe2＋
C．2H2O＋O2＋4e－===4OH－ D．Ag＋＋e－===Ag
解析：选D 在此原电池中，铁片、铜片分别为负极和正极，总反应为Fe＋2AgNO3===2Ag＋Fe(NO3)2，正极的电极反应为Ag＋＋e－===Ag，D项正确。
4.如图是一个盐桥中充满饱和KCl溶液的锌铜原电池装置，下列分析正确的是( )
A．Cu片上发生氧化反应
B．电子由Cu片经外电路流向Zn片
C．盐桥中的Cl－移向ZnSO4溶液
D．一段时间后烧杯中c(Zn2＋)、c(Cu2＋)均减小
解析：选C Cu片为正极，正极发生还原反应，A项错误；电子从Zn片(负极)经外电路流向Cu片(正极)，B项错误；盐桥中的阴离子移向负极，即Cl－移向ZnSO4溶液，C项正确；负极反应为Zn－2e－===Zn2＋，左烧杯中c(Zn2＋)增大，D项错误。
5.如图所示的原电池装置，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此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Zn和碳棒，则X为碳棒，Y为Zn
C．若两电极都是金属，则它们的活动性为X>Y
D．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应
解析：选C 由图可知，电子的流动方向是X→外电路→Y，则电流的方向就为Y→外电路→X；X为原电池的负极，Y为正极，X的活动性比Y的强；X极应发生氧化反应，Y极应发生还原反应。所以，A、B、D错误，C正确。
6.如图所示，电流计的指针发生偏转，正极变粗，负极变细，符合这种情况的是( )
A．正极Cu，负极Zn，S为稀H2SO4
B．正极Zn，负极Cu，S为CuSO4溶液
C．正极Ag，负极Zn，S为AgNO3溶液
D．正极Fe，负极Cu，S为AgNO3溶液
解析：选C 原电池中，负极失去电子发生氧化反应，根据题意负极变细，即金属单质失去电子，负极应是活泼金属，B和D错误；又因为正极变粗，即该电池的总反应应是置换金属的置换反应，A错误。
7．有A、B、C、D四种金属，当A、B组成原电池时，电子流动方向A→B；当A、D组成原电池时，A为正极；B与E构成原电池时，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
解析：选D 原电池电子由负极流向正极，负极活泼，故活动性A>B；当A、D组成原电池时，A为正极，金属活动性为D>A；B与E构成原电池时，B失去电子，即B作负极，金属活动性为B>E，故A、B、D、E金属性由强到弱的顺序为D>A>B>E。
8．关于下图所示装置(盐桥含KCl)的叙述，正确的是( )
A．铜离子在铜片表面被氧化
B．铜作负极，铜片上有气泡产生
C．电流从锌片经导线流向铜片
D．右侧烧杯中，SO的物质的量几乎不变，K＋的数目增多
解析：选D 铜离子在铜片表面被还原，A不正确；铜作正极，铜片上有铜析出，无气泡产生，B不正确；电子从锌片经导线流向铜片，而电流方向与电子的定向移动方向相反，C不正确；盐桥中阳离子移向正极，右侧烧杯中K＋的数目增多，D正确。
9．由A、B、C、D四种金属按下表中装置图进行实验。
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)装置甲中负极的电极反应式是_____________________________________________。
(2)装置乙中正极的电极反应式是___________________________________________。
(3)装置丙中溶液的pH________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)四种金属活泼性由强到弱的顺序是____________。
解析：甲、乙、丙均为原电池装置，依据原电池原理，甲中A不断溶解，则A为负极、B为正极，活泼性A＞B；乙中C极增重，即析出Cu，则B为负极，活泼性B＞C；丙中A上有气体(即有H2)产生，则A为正极，活泼性D＞A，随着H＋的消耗，pH变大。
答案：(1)A－2e－===A2＋ (2)Cu2＋＋2e－===Cu
(3)变大 (4)D＞A＞B＞C
10.原电池是化学对人类的一项重大贡献。
(1)某兴趣小组为研究原电池原理，设计如图所示装置。
①a和b不连接时，烧杯中发生反应的离子方程式是__________________。
②a和b用导线连接，Cu极为原电池______极(填“正”或“负”)，Zn极发生______(填“氧化”或“还原”)反应。
③a和b用导线连接，Zn片上发生的电极反应：________________________，Cu片上发生的电极反应：__________________________。
(2)若a和b相连接，导线上转移0.2 mol电子时，理论上Zn片质量减轻____________g。
解析：(1)①a和b不连接时，该装置不构成原电池，锌和氢离子发生置换反应，离子方程式为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑；②a和b用导线连接，该装置构成原电池，铜作正极，正极上发生还原反应；锌作负极发生氧化反应；③a和b用导线连接，该装置构成原电池，铜作正极，发生还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；锌作负极发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋。(2)锌片减少的质量＝×65 g·mol－1＝6.5 g。
答案：(1)①Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ ②正 氧化 ③Zn－2e－===Zn2＋ 2H＋＋2e－===H2↑
(2)6.5
1．已知空气-锌电池的电极反应为锌粒：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，石墨：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。根据判断，锌片( )
A．正极，并被还原 B．正极，并被氧化
C．负极，并被还原 D．负极，并被氧化
解析：选D Zn失去电子作负极，负极被氧化。
2．一个原电池的总反应的离子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该反应的原电池的组成正确的是( )
选项
A
B
C
D
正极
Zn
Ag
Cu
Cu
负极
Cu
Cu
Zn
Zn
电解质溶液
CuCl2
H2SO4
CuSO4
FeCl2
解析：选C 根据负极材料要求可知，A、B错误，D项的自发氧化还原反应为Zn＋Fe2＋===Zn2＋＋Fe，不符合题目要求，也不正确。
3．右图是锌、铜和稀硫酸形成的原电池，某实验兴趣小组同学做完实验后，在读书卡片上记录如下：
卡片上的描述合理的是( )
A．①②③ B．③④⑤
C．①⑤⑥ D．②③④
解析：选B 构成原电池的正极是Cu，负极是Zn，故①错误；电子从负极Zn流出，流向正极Cu，H＋向正极移动，在Cu上得电子：2H＋＋2e－===H2↑，故②错误，③、④正确；原电池负极上发生的反应是Zn－2e－===Zn2＋，⑥错误；电池总反应：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，当有1 mol e－通过时，产生H2为0.5 mol，故⑤正确。
4．某小组设计如图装置(盐桥中盛有浸泡了KNO3溶液的琼脂)研究电化学原理。下列叙述正确的是( )
A．银片为负极，发生的反应为Ag＋＋e－===Ag
B．进行实验时，琼脂中K＋移向Mg(NO3)2溶液
C．用稀硫酸代替AgNO3溶液，可形成原电池
D．取出盐桥，电流表依然有偏转
解析：选C A项，Mg比Ag活泼，Mg片为负极，Ag片为正极，A项错误；进行实验时，琼脂中的阳离子移向正极，即K＋移向AgNO3溶液，B项错误；C项，用稀硫酸代替AgNO3溶液，也可形成原电池，电池总反应为Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，C项正确；D项，取出盐桥，电路断开，电流表不能偏转，D项错误。
5.右图为一原电池的结构示意图，下列说法中，不正确的是( )
A．原电池工作时的总反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
B．原电池工作时，Zn电极流出电子，发生氧化反应
C．原电池工作时，铜电极上发生氧化反应，CuSO4溶液蓝色变深
D．盐桥中阳离子流向CuSO4溶液中
解析：选C 该原电池中Zn为负极，负极上Zn失去电子，发生氧化反应，Zn－2e－===Zn2＋，Cu为正极，正极上溶液中的Cu2＋得到电子，发生还原反应，Cu2＋＋2e－===Cu，总电池反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，盐桥中阳离子移向正极，即移向CuSO4溶液，综上所述，C项错误，其他各项均正确。
6.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。下列判断不正确的是( )
A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应
B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原
C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态
D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极
解析：选D 由题图并结合原电池原理分析可知，Fe3＋得电子变为Fe2＋被还原，I－失去电子变为I2被氧化，所以A、B项正确；电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态，C项正确；在甲中溶入FeCl2固体，对于2Fe3＋＋2I－??2Fe2＋＋I2，平衡向逆反应方向移动，此时Fe2＋被氧化，I2被还原，故甲中的石墨电极为负极，乙中的石墨电极为正极，D错误。
7．某原电池装置如图所示。下列有关叙述中，正确的是( )
A．Fe作正极，发生氧化反应
B．负极反应：Al－3e－＋3OH－===Al(OH)3↓
C．工作一段时间后，盛有稀硫酸溶液的烧杯中pH不变
D．盐桥中的Cl－向左边烧杯中移动，使该烧杯中溶液保持电中性
解析：选D A项，铝的金属性强于铁，则铝是负极，铁是正极，铁上发生还原反应，错误；B项，铝是负极，失去电子，电极反应式为Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O，错误；C项，工作一段时间后，盛有稀硫酸溶液的烧杯中氢离子放电，浓度降低，则pH增大，错误；D项，铝是负极，则盐桥中的Cl－向左边烧杯中移动，使该烧杯中溶液保持电中性，D正确。
8．有关下图装置的说法中正确的是( )
A．氧化剂与还原剂必须直接接触，才能发生反应
B．乙池中电极反应式为NO＋4H＋＋e－===NO2↑＋2H2O
C．当铜棒质量减少6.4 g时，甲池溶液质量增加6.4 g
D．当铜棒质量减少6.4 g时，向乙池密封管中通入标准状况下1.12 L O2，将使气体全部溶于水
解析：选D A项，该原电池中氧化反应与还原反应是在两个不同的烧杯中完成的，因此氧化剂与还原剂没有直接接触，A项错误；B项，乙池是正极，溶液中的NO得到电子，电极反应式为NO＋2H＋＋e－===NO2↑＋H2O，B项错误；C项，当铜棒质量减少6.4 g(即0.1 mol)时，甲池溶液中Cu2＋增加0.1 mol，但由于盐桥中Cl－向甲池中移动，所以溶液增加的质量大于6.4 g，C项错误；D项，当铜棒质量减少6.4 g(即0.1 mol)时，转移电子的物质的量是0.2 mol，所以根据电极反应式NO＋2H＋＋e－===NO2↑＋H2O可知，生成NO2的物质的量是0.2 mol，则根据反应式4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知需要氧气的物质的量是0.05 mol，其在标准状况下的体积是1.12 L，D项正确。
9.根据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)，设计的原电池如图所示，其中盐桥内装琼脂-饱和KNO3溶液。请回答下列问题：
(1)电极X的材料是_______；电解质溶液Y是________。
(2)银电极为电池的________极，写出两电极的电极反应式：
银电极：____________________________________________________________；
X电极：_____________________________________________________________。
(3)外电路中的电子是从______电极流向______电极。
(4)盐桥中向CuSO4溶液中迁移的离子是____(填字母)。
A．K＋ B．NO
C．Ag＋ D．SO
(5)其中CuSO4溶液能否被H2SO4(稀)溶液代替______。Ag电极能否被石墨代替________。
解析：(1)由反应方程式可知，Cu为还原剂，作负极，即Cu为X极，Ag＋(aq)为氧化剂，即Y应为AgNO3溶液。(2)银电极为电池的正极，正极发生还原反应：2Ag＋＋2e－===2Ag，负极(X电极)发生氧化反应：Cu－2e－===Cu2＋。(3)外电路中的电子从Cu电极(负极)流向Ag电极(正极)。(4)左边烧杯中Cu－2e－===Cu2＋，阳离子浓度增加，故盐桥中的阴离子NO移向CuSO4溶液中。(5)CuSO4溶液主要是具有导电性的作用，可以被其他不与Cu反应的电解质溶液代替。正极本身不参与反应，只要是活泼性比Cu差的金属或能导电的非金属均可以作电极，故Ag电极能被石墨代替。
答案：(1)Cu AgNO3溶液
(2)正 2Ag＋＋2e－===2Ag Cu－2e－===Cu2＋
(3)Cu Ag (4)B (5)能 能
10．将反应IO＋5I－＋6H＋??3I2＋3H2O设计成如图所示的原电池。
(1)开始时向甲烧杯中加入少量浓硫酸，电流计指针向右偏转，此时甲池中发生的电极反应式为____________________，工作过程中关于电流计的读数，下列说法正确的是______(填编号)。
a．电流计读数逐渐减小 B．电流计读数有可能变为0
c．电流计读数一直不变 D．电流计的读数逐渐增大
(2)如果在加浓硫酸前， 甲、乙烧杯中都加入淀粉溶液，则溶液变蓝的烧杯是________(填“甲”“乙”或“甲、乙”)。
(3)工作一段时间后，如果再向甲烧杯滴入浓NaOH溶液，此时乙池中发生的电极反应式为________________________，电流计指针向______(填“左”或“右”)偏转。
解析：(1)根据题中信息，I－失电子被氧化，说明乙池中石墨作负极，其电极反应式为2I－－2e－===I2，则甲池中石墨作正极，其电极反应式为2IO＋12H＋＋10e－===I2＋6H2O，随反应的进行，碘离子和碘酸根离子的量减小，通过的电量减小，电流计读数不断减小，当反应达到平衡后，电流计的读数为0，故a、b说法正确。(2)根据(1)的分析，两烧杯中都有I2的存在，加入淀粉后，都变蓝；(3)甲烧杯中滴入NaOH溶液，消耗H＋，促使反应向逆反应方向进行，乙池中电极反应式I2＋2e－===2I－，则甲池中电极反应式：I2＋12OH－－10e－===2IO＋6H2O，甲池失电子，电流计指针向左偏转。
答案：(1)2IO＋10e－＋12H＋===I2＋6H2O a、b (2)甲、乙 (3)I2＋2e－===2I－ 左
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“课时跟踪检测”见“课时跟踪检测(十九)”
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课时跟踪检测（十九） 原电池
1．下列反应不可用于设计原电池的是( )
A．NaOH＋HCl===NaCl＋H2O
B．2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
C．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
D．4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3
解析：选A 只有自发的氧化还原反应才能设计成原电池。NaOH与HCl的反应为非氧化还原反应。
2．下列关于原电池的叙述正确的是( )
A．构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属
B．原电池是将化学能转变为电能的装置
C．原电池中电子流出的一极是负极，该极被还原
D．原电池工作时，电流的方向是从负极到正极
解析：选B A项，构成原电池的正极和负极可能是两种不同的金属，也可能是导电的非金属(如石墨棒)和金属，错误；B项，原电池是将化学能转变为电能的装置，正确；C项，在原电池中，负极上失去电子发生氧化反应，正极上得到电子发生还原反应，电子从负极沿导线流向正极，错误；D项，原电池放电时，电子从负极沿导线流向正极，电流的方向是从正极到负极，错误。
3．实验室用铁片、铜片和AgNO3溶液组成原电池，则正极的电极反应式为( )
A．Fe－3e－===Fe3＋ B．Fe－2e－===Fe2＋
C．2H2O＋O2＋4e－===4OH－ D．Ag＋＋e－===Ag
解析：选D 在此原电池中，铁片、铜片分别为负极和正极，总反应为Fe＋2AgNO3===2Ag＋Fe(NO3)2，正极的电极反应为Ag＋＋e－===Ag，D项正确。
4.如图是一个盐桥中充满饱和KCl溶液的锌铜原电池装置，下列分析正确的是( )
A．Cu片上发生氧化反应
B．电子由Cu片经外电路流向Zn片
C．盐桥中的Cl－移向ZnSO4溶液
D．一段时间后烧杯中c(Zn2＋)、c(Cu2＋)均减小
解析：选C Cu片为正极，正极发生还原反应，A项错误；电子从Zn片(负极)经外电路流向Cu片(正极)，B项错误；盐桥中的阴离子移向负极，即Cl－移向ZnSO4溶液，C项正确；负极反应为Zn－2e－===Zn2＋，左烧杯中c(Zn2＋)增大，D项错误。
5.如图所示的原电池装置，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此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Zn和碳棒，则X为碳棒，Y为Zn
C．若两电极都是金属，则它们的活动性为X>Y
D．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应
解析：选C 由图可知，电子的流动方向是X→外电路→Y，则电流的方向就为Y→外电路→X；X为原电池的负极，Y为正极，X的活动性比Y的强；X极应发生氧化反应，Y极应发生还原反应。所以，A、B、D错误，C正确。
6.如图所示，电流计的指针发生偏转，正极变粗，负极变细，符合这种情况的是( )
A．正极Cu，负极Zn，S为稀H2SO4
B．正极Zn，负极Cu，S为CuSO4溶液
C．正极Ag，负极Zn，S为AgNO3溶液
D．正极Fe，负极Cu，S为AgNO3溶液
解析：选C 原电池中，负极失去电子发生氧化反应，根据题意负极变细，即金属单质失去电子，负极应是活泼金属，B和D错误；又因为正极变粗，即该电池的总反应应是置换金属的置换反应，A错误。
7．有A、B、C、D四种金属，当A、B组成原电池时，电子流动方向A→B；当A、D组成原电池时，A为正极；B与E构成原电池时，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
解析：选D 原电池电子由负极流向正极，负极活泼，故活动性A>B；当A、D组成原电池时，A为正极，金属活动性为D>A；B与E构成原电池时，B失去电子，即B作负极，金属活动性为B>E，故A、B、D、E金属性由强到弱的顺序为D>A>B>E。
8．关于下图所示装置(盐桥含KCl)的叙述，正确的是( )
A．铜离子在铜片表面被氧化
B．铜作负极，铜片上有气泡产生
C．电流从锌片经导线流向铜片
D．右侧烧杯中，SO的物质的量几乎不变，K＋的数目增多
解析：选D 铜离子在铜片表面被还原，A不正确；铜作正极，铜片上有铜析出，无气泡产生，B不正确；电子从锌片经导线流向铜片，而电流方向与电子的定向移动方向相反，C不正确；盐桥中阳离子移向正极，右侧烧杯中K＋的数目增多，D正确。
9．由A、B、C、D四种金属按下表中装置图进行实验。
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)装置甲中负极的电极反应式是_____________________________________________。
(2)装置乙中正极的电极反应式是___________________________________________。
(3)装置丙中溶液的pH________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)四种金属活泼性由强到弱的顺序是____________。
解析：甲、乙、丙均为原电池装置，依据原电池原理，甲中A不断溶解，则A为负极、B为正极，活泼性A＞B；乙中C极增重，即析出Cu，则B为负极，活泼性B＞C；丙中A上有气体(即有H2)产生，则A为正极，活泼性D＞A，随着H＋的消耗，pH变大。
答案：(1)A－2e－===A2＋ (2)Cu2＋＋2e－===Cu
(3)变大 (4)D＞A＞B＞C
10.原电池是化学对人类的一项重大贡献。
(1)某兴趣小组为研究原电池原理，设计如图所示装置。
①a和b不连接时，烧杯中发生反应的离子方程式是__________________。
②a和b用导线连接，Cu极为原电池______极(填“正”或“负”)，Zn极发生______(填“氧化”或“还原”)反应。
③a和b用导线连接，Zn片上发生的电极反应：________________________，Cu片上发生的电极反应：__________________________。
(2)若a和b相连接，导线上转移0.2 mol电子时，理论上Zn片质量减轻____________g。
解析：(1)①a和b不连接时，该装置不构成原电池，锌和氢离子发生置换反应，离子方程式为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑；②a和b用导线连接，该装置构成原电池，铜作正极，正极上发生还原反应；锌作负极发生氧化反应；③a和b用导线连接，该装置构成原电池，铜作正极，发生还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；锌作负极发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋。(2)锌片减少的质量＝×65 g·mol－1＝6.5 g。
答案：(1)①Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ ②正 氧化 ③Zn－2e－===Zn2＋ 2H＋＋2e－===H2↑
(2)6.5
1．已知空气-锌电池的电极反应为锌粒：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，石墨：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。根据判断，锌片( )
A．正极，并被还原 B．正极，并被氧化
C．负极，并被还原 D．负极，并被氧化
解析：选D Zn失去电子作负极，负极被氧化。
2．一个原电池的总反应的离子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该反应的原电池的组成正确的是( )
选项
A
B
C
D
正极
Zn
Ag
Cu
Cu
负极
Cu
Cu
Zn
Zn
电解质溶液
CuCl2
H2SO4
CuSO4
FeCl2
解析：选C 根据负极材料要求可知，A、B错误，D项的自发氧化还原反应为Zn＋Fe2＋===Zn2＋＋Fe，不符合题目要求，也不正确。
3．右图是锌、铜和稀硫酸形成的原电池，某实验兴趣小组同学做完实验后，在读书卡片上记录如下：
卡片上的描述合理的是( )
A．①②③ B．③④⑤
C．①⑤⑥ D．②③④
解析：选B 构成原电池的正极是Cu，负极是Zn，故①错误；电子从负极Zn流出，流向正极Cu，H＋向正极移动，在Cu上得电子：2H＋＋2e－===H2↑，故②错误，③、④正确；原电池负极上发生的反应是Zn－2e－===Zn2＋，⑥错误；电池总反应：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，当有1 mol e－通过时，产生H2为0.5 mol，故⑤正确。
4．某小组设计如图装置(盐桥中盛有浸泡了KNO3溶液的琼脂)研究电化学原理。下列叙述正确的是( )
A．银片为负极，发生的反应为Ag＋＋e－===Ag
B．进行实验时，琼脂中K＋移向Mg(NO3)2溶液
C．用稀硫酸代替AgNO3溶液，可形成原电池
D．取出盐桥，电流表依然有偏转
解析：选C A项，Mg比Ag活泼，Mg片为负极，Ag片为正极，A项错误；进行实验时，琼脂中的阳离子移向正极，即K＋移向AgNO3溶液，B项错误；C项，用稀硫酸代替AgNO3溶液，也可形成原电池，电池总反应为Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，C项正确；D项，取出盐桥，电路断开，电流表不能偏转，D项错误。
5.右图为一原电池的结构示意图，下列说法中，不正确的是( )
A．原电池工作时的总反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
B．原电池工作时，Zn电极流出电子，发生氧化反应
C．原电池工作时，铜电极上发生氧化反应，CuSO4溶液蓝色变深
D．盐桥中阳离子流向CuSO4溶液中
解析：选C 该原电池中Zn为负极，负极上Zn失去电子，发生氧化反应，Zn－2e－===Zn2＋，Cu为正极，正极上溶液中的Cu2＋得到电子，发生还原反应，Cu2＋＋2e－===Cu，总电池反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，盐桥中阳离子移向正极，即移向CuSO4溶液，综上所述，C项错误，其他各项均正确。
6.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。下列判断不正确的是( )
A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应
B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原
C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态
D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极
解析：选D 由题图并结合原电池原理分析可知，Fe3＋得电子变为Fe2＋被还原，I－失去电子变为I2被氧化，所以A、B项正确；电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态，C项正确；在甲中溶入FeCl2固体，对于2Fe3＋＋2I－??2Fe2＋＋I2，平衡向逆反应方向移动，此时Fe2＋被氧化，I2被还原，故甲中的石墨电极为负极，乙中的石墨电极为正极，D错误。
7．某原电池装置如图所示。下列有关叙述中，正确的是( )
A．Fe作正极，发生氧化反应
B．负极反应：Al－3e－＋3OH－===Al(OH)3↓
C．工作一段时间后，盛有稀硫酸溶液的烧杯中pH不变
D．盐桥中的Cl－向左边烧杯中移动，使该烧杯中溶液保持电中性
解析：选D A项，铝的金属性强于铁，则铝是负极，铁是正极，铁上发生还原反应，错误；B项，铝是负极，失去电子，电极反应式为Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O，错误；C项，工作一段时间后，盛有稀硫酸溶液的烧杯中氢离子放电，浓度降低，则pH增大，错误；D项，铝是负极，则盐桥中的Cl－向左边烧杯中移动，使该烧杯中溶液保持电中性，D正确。
8．有关下图装置的说法中正确的是( )
A．氧化剂与还原剂必须直接接触，才能发生反应
B．乙池中电极反应式为NO＋4H＋＋e－===NO2↑＋2H2O
C．当铜棒质量减少6.4 g时，甲池溶液质量增加6.4 g
D．当铜棒质量减少6.4 g时，向乙池密封管中通入标准状况下1.12 L O2，将使气体全部溶于水
解析：选D A项，该原电池中氧化反应与还原反应是在两个不同的烧杯中完成的，因此氧化剂与还原剂没有直接接触，A项错误；B项，乙池是正极，溶液中的NO得到电子，电极反应式为NO＋2H＋＋e－===NO2↑＋H2O，B项错误；C项，当铜棒质量减少6.4 g(即0.1 mol)时，甲池溶液中Cu2＋增加0.1 mol，但由于盐桥中Cl－向甲池中移动，所以溶液增加的质量大于6.4 g，C项错误；D项，当铜棒质量减少6.4 g(即0.1 mol)时，转移电子的物质的量是0.2 mol，所以根据电极反应式NO＋2H＋＋e－===NO2↑＋H2O可知，生成NO2的物质的量是0.2 mol，则根据反应式4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3可知需要氧气的物质的量是0.05 mol，其在标准状况下的体积是1.12 L，D项正确。
9.根据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)，设计的原电池如图所示，其中盐桥内装琼脂-饱和KNO3溶液。请回答下列问题：
(1)电极X的材料是_______；电解质溶液Y是________。
(2)银电极为电池的________极，写出两电极的电极反应式：
银电极：____________________________________________________________；
X电极：_____________________________________________________________。
(3)外电路中的电子是从______电极流向______电极。
(4)盐桥中向CuSO4溶液中迁移的离子是____(填字母)。
A．K＋ B．NO
C．Ag＋ D．SO
(5)其中CuSO4溶液能否被H2SO4(稀)溶液代替______。Ag电极能否被石墨代替________。
解析：(1)由反应方程式可知，Cu为还原剂，作负极，即Cu为X极，Ag＋(aq)为氧化剂，即Y应为AgNO3溶液。(2)银电极为电池的正极，正极发生还原反应：2Ag＋＋2e－===2Ag，负极(X电极)发生氧化反应：Cu－2e－===Cu2＋。(3)外电路中的电子从Cu电极(负极)流向Ag电极(正极)。(4)左边烧杯中Cu－2e－===Cu2＋，阳离子浓度增加，故盐桥中的阴离子NO移向CuSO4溶液中。(5)CuSO4溶液主要是具有导电性的作用，可以被其他不与Cu反应的电解质溶液代替。正极本身不参与反应，只要是活泼性比Cu差的金属或能导电的非金属均可以作电极，故Ag电极能被石墨代替。
答案：(1)Cu AgNO3溶液
(2)正 2Ag＋＋2e－===2Ag Cu－2e－===Cu2＋
(3)Cu Ag (4)B (5)能 能
10．将反应IO＋5I－＋6H＋??3I2＋3H2O设计成如图所示的原电池。
(1)开始时向甲烧杯中加入少量浓硫酸，电流计指针向右偏转，此时甲池中发生的电极反应式为____________________，工作过程中关于电流计的读数，下列说法正确的是______(填编号)。
a．电流计读数逐渐减小 B．电流计读数有可能变为0
c．电流计读数一直不变 D．电流计的读数逐渐增大
(2)如果在加浓硫酸前， 甲、乙烧杯中都加入淀粉溶液，则溶液变蓝的烧杯是________(填“甲”“乙”或“甲、乙”)。
(3)工作一段时间后，如果再向甲烧杯滴入浓NaOH溶液，此时乙池中发生的电极反应式为________________________，电流计指针向______(填“左”或“右”)偏转。
解析：(1)根据题中信息，I－失电子被氧化，说明乙池中石墨作负极，其电极反应式为2I－－2e－===I2，则甲池中石墨作正极，其电极反应式为2IO＋12H＋＋10e－===I2＋6H2O，随反应的进行，碘离子和碘酸根离子的量减小，通过的电量减小，电流计读数不断减小，当反应达到平衡后，电流计的读数为0，故a、b说法正确。(2)根据(1)的分析，两烧杯中都有I2的存在，加入淀粉后，都变蓝；(3)甲烧杯中滴入NaOH溶液，消耗H＋，促使反应向逆反应方向进行，乙池中电极反应式I2＋2e－===2I－，则甲池中电极反应式：I2＋12OH－－10e－===2IO＋6H2O，甲池失电子，电流计指针向左偏转。
答案：(1)2IO＋10e－＋12H＋===I2＋6H2O a、b (2)甲、乙 (3)I2＋2e－===2I－ 左
