1、1一、原电池【思考】判断正误，正确的划“”，错误的划“”(1)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极 ( )(2)在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强 ( )(3)在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应 ( )(4)带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长 ( )【例 1】选用下列试剂和电极：稀 H2SO4、Fe 2(SO4)3 溶液、铁棒、铜棒、铂棒，组成如图所示的原电池装置(只有两个电极)，观察到电流计的指针均明显偏转，则其可能的组合共有 ( )A6 种 B5 种 C4 种 D3 种【变式 1-1】下列装置中能构成原电池产生电流的是(
2、)【变式 1-2】分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的 是( )A.中 Mg 作负极，中 Fe 作负极B.中 Mg 作正极，电极反应式为 6H2O6e =6OH 3H 2C.中 Fe 作负极，电极反应式为 Fe2e =Fe2D.中 Cu 作正极，电极反应式为 2H 2e =H2【变式 1-3】原电池的电极反应不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是( )A由 Al、Cu、稀硫酸组成原电池，其负极反应式：Al3e =Al3B由 Mg、Al、NaOH 溶液组成原电池，其负极反应式：Al3e 4OH =AlO2 2H 2OC由 Fe、Cu、FeCl 3溶液组成原电池
3、，其负极反应式：Cu2e =Cu2D由 Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极反应式：Cu2e =Cu2【释疑】1、盐桥的组成和作用：(1)盐桥中装有饱和的 KCl、KNO 3 等溶液和琼胶制成的胶冻。(2)盐桥的作用：连接内电路，形成闭合回路；平衡电荷，使原电池不断产生电流。2.单池原电池和盐桥原电池的对比图 1 和图 2 两装置的相同点：正负极、电极反应、总反应、反应现象。负极：Zn2e =Zn2 正极： Cu2 2e =Cu总反应：ZnCu 2 =CuZn 2不同点：图 1 中 Zn 在 CuSO4 溶液中直接接触 Cu2 ，会有一部分 Zn 与 Cu2 直接反应，该装置中既有化学能和电能
4、的转化，又有一部分化学能转化成了热能，装置的温度会升高。2图 2 中 Zn 和 CuSO4 溶液在两个池子中，Zn 与 Cu2 不直接接触，不存在 Zn 与 Cu2 直接反应的过程，所以仅是化学能转化成了电能，电流稳定，且持续时间长。关键点：盐桥原电池中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区。【例题 2】依据氧化还原反应：2Ag +(aq) + Cu(s) = Cu2+(aq) + 2Ag(s)设计的原电池如图所示。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，发生的电极反应为_；X 电极上发生的电极反应为_；（3）外电路中的电子是从_电极流向_电
5、极。（4）此盐桥内为饱和 KCl 溶液，盐桥是通过移动来导电的。电池工作时，K +移向，Cl 移向.盐桥的作用 _,（5）一段时间后，经测得铜片溶解 6.4g，试分析电子转移总数为；进入（填左或右）侧溶液 Cl- 数为。【变式 2-1】下图装置中能够组成原电池的是 _。【变式 2-2】（2010 全国新课标）根据右图，可判断出下列离子方程式中错误的是A2Ag(s)+Cd 2+(aq)=2Ag+(aq)+Cd(s)BCo 2+(aq)+Cd(s)=Co(s)+Cd2+(aq)C2Ag +(aq)+Cd(s)=2Ag(s)+Cd2+(aq)D. 2Ag +(aq)+Co(s)=2Ag(s)+Co2
6、+(aq)【变式 2-3】(2016 福建福州三中月考 )如图甲和乙是双液原电池装置。由图可判断下列说法错误的是( )A甲图电池反应的离子方程式为 Cd(s)Co 2 (aq)=Co(s)Cd 2 (aq)B2Ag(s)Cd 2 (aq)=Cd(s)2Ag (aq)反应能够发生C盐桥的作用是形成闭合回路，并使两边溶液保持电中性3D乙图中当有 1 mol 电子通过外电路时，正极有 108 g Ag 析出【变式 2-4】(2016 北京石景山区模拟 )如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是( )A电极上发生还原反应，作原电池的负极B电极的电极反应式为： Cu2 2e =CuC该原电池的总
7、反应为：2Fe 3 Cu =Cu2 2Fe 2D盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递电子【变式 2-5】请将氧化还原反应： 2Fe3+2I- =2Fe2+I2设计成带盐桥原电池。试剂：FeCl 3溶液，KI 溶液；其它用品任选。请回答下列问题。1）请画出设计的原电池装置图，并标出电极材料，电极名称及电解质溶液。 2）发生还原反应的电极为电池的_极，其电极反应式为_ 。3）反应达到平衡时，外电路导线中_（填“有”或“无”）电流通过。4）平衡后向 FeCl3溶液中加入少量 FeCl2固体，当固体全部溶解后，则此时该溶液中电极变为_（填“正”“负”）极。5）请设计简单实验，证明溶液中同时存在 Fe
8、3+ 、Fe 2+_。【变式 2-6】控制适合的条件，将反应 2Fe3+2I-2Fe2+I2设计成如右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，乙中石墨电极为负极【变式 2-7】将下图所示实验装置的 K 闭合，下列判断正确的是( )ACu 电极上发生还原反应 B电子沿 Zna bCu 路径流动C片刻后甲池中 c(SO )增大 D片刻后可观察到滤纸 b 点变红色24【对点训练 1】1.根据右图，下列判断中正确的是 ( )A.烧杯
9、a 中的溶液 pH 降低 B.烧杯 b 中发生氧化反应C.烧杯 a 中发生的反应为 2H 2e =H2D.烧杯 b 中发生的反应为 2Cl 2e =Cl2【对点训练 2】如图所示，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滴入浓 CuSO4 溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中，不考虑两球的浮力变化) ( )A.杠杆为导体或绝缘体时，均为 A 端高 B 端低B.杠杆为导体或绝缘体时，均为 A 端低 B 端高C.当杠杆为导体时，A 端低 B 端高D.当杠杆为导体时，A 端高 B 端低4【对点训练 3】
10、【对点训练 4】已知在酸性条件下发生的反应为 AsO 2I 2H =AsO I 2H 2O，在碱性条件下发生的反应34 33为 AsO I 22OH =AsO H 2O2I 。设计如图装置 (C1、C 2 均为石墨电极) ，分别进行下述操作：33 34.向 B 烧杯中逐滴加入浓盐酸 .向 B 烧杯中逐滴加入 40% NaOH 溶液结果发现电流表指针均发生偏转。试回答下列问题：(1)两次操作中指针为什么发生偏转？(2)两次操作过程中指针偏转方向为什么相反？试用化学平衡移动原理解释之。(3)操作过程中 C1 棒上发生的反应为_；(4)操作过程中 C2 棒上发生的反应为_。(5)操作过程中，盐桥中的
11、 K 移向_烧杯溶液(填“A”或“B”)。【对点训练 5】某研究性学习小组根据反应 2KMnO410FeSO 48H 2SO4=2MnSO45Fe 2(SO4)3K 2SO48H 2O 设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为 1 molL1 ，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)此原电池的正极是石墨_( 填“a ”或“b”) ，发生_反应。(2)电池工作时，盐桥中的 SO 移向_( 填“甲”或“乙”)烧24杯。(3)两烧杯中的电极反应式分别为甲_ ；乙_。(4)若不考虑溶液的体积变化，MnSO 4 浓度变为 1.5 molL1
12、，则反应中转移的电子为_mol。【对点训练 6】实验发现，298 K 时，在 FeCl3 酸性溶液中加少量锌粒后，Fe 3 立即被还原成 Fe2 。某夏令营兴趣小组根据该实验事实设计了如图所示原电池装置。下列有关说法正确的是( )A该原电池的正极反应是 Zn2e =Zn2B左烧杯中溶液的血红色逐渐褪去C该电池铂电极上有气泡出现D该电池总反应为 3Zn2Fe 3 =2Fe3Zn 25原电池【思考】答案 (1) (2) (3) (4)【例题】解析 铁棒、铜棒作电极，H 2SO4、Fe 2(SO4)3 作电解质可组成两种原电池，铁棒、铂棒作电极，H2SO4、Fe 2(SO4)3 作电解质可组成两种原
13、电池，铂棒、铜棒作电极，Fe 2(SO4)3 作电解质可组成一种原电池，一共能形成 5 种原电池，均能够观察到电流计指针明显偏转。答案 B【变式 1-1】答案 B 解析 A 项，电极相同不能构成原电池；C 项，酒精不是电解质溶液，不能构成原电池；D 项，锌与电解质溶液不反应，无电流产生。【变式 1-2】答案 B 解析 中 Mg 不与 NaOH 溶液反应，而 Al 能和 NaOH 溶液反应失去电子，故 Al 是负极；中 Fe 在浓硝酸中钝化，Cu 和浓 HNO3 反应失去电子作负极，A、C 错；中电池总反应为2Al2NaOH2H 2O=2NaAlO23H 2，负极反应式为 2Al8OH 6e =
14、2AlO 4H 2O，二者相减得到正极反 2应式为 6H2O6e =6OH 3H 2，B 正确；中 Cu 是正极，电极反应式为 O22H 2O4e =4OH ，D 错。【变式 1-3】解析：选 C。本题考查原电池中的电极反应。A 项，铝比铜活泼，且可与稀硫酸反应，所以铝作负极，正确；B 项，Mg 和 Al 在 NaOH 溶液中，只有 Al 与其反应，故 Al 为负极，正确；C 项，Fe 比 Cu 活泼，故 Fe 先于Cu 与 Fe3反应而作负极，故错；D 项，Al 虽比 Cu 活泼，但由于其遇浓硝酸钝化，故 Cu 作负极，正确。【LIT】（1）Cu AgNO 3（2）正 Ag + +e -=A
15、g Cu2e -=Cu2+（3）铜 银(4)离子 正极区 负极区 铜极 形成闭合回路（沟通内电路） 维持溶液电荷平衡(5)0.2NA 右 0.2NA【对点训练 2】【答案】（1）（5）（6）（7）（9）(11)【对点训练 3】A 三种金属的活动性顺序为:CdC OAg,【变式 3-1】解析：在原电池中，一般金属活动性负极大于正极，则三种金属的活动性顺序为 CdCoAg，则选项中符合此关系的置换反应成立，A 正确，B 错误；原电池盐桥的作用是平衡原电池的阴阳离子，形成闭合回路，并使两边溶液保持电中性，C 正确；由电极反应 Ag e =Ag 知，每有 1 mol 电子通过外电路时，正极有 1 mo
16、l 即 108 g Ag 析出，D 正确。答案：B【对点训练 4】解析：由图知电极为负极，电极反应式为：Cu2e =Cu2 ，电极为正极，发生还原反应，A、B 项错误；盐桥中的离子可以定向移动，形成电流，D 项错误。答案：C解析：液滴边缘 O2 多，在碳粒上发生正极反应 O22H 2O4e =4OH 。液滴下的 Fe 发生负极反应，Fe2e =Fe2 ，为腐蚀区(a) 。A错误。Cl 由 b 区向 a 区迁移；B 正确；C错误。液滴下的 Fe 因发生氧化反应而被腐蚀；D错误。Cu 更稳定，作正极，反应为 O22H 2O4e =4OH 答案：B6【变式 4-1】（1）（2）正； Fe3+e-=F
17、e2+（3）无 【解析】反应达到平衡后，电极上得到和失去的电子数相等，没有电子发生转移，则电流计为零。（4）负 【解析】当加入 Fe2+，导致平衡逆向移动，则 Fe2+失去电子生成 Fe3+，作为负极，而乙中石墨成为正极（5）取少量待检液于试管中，加入硫氰化钾，显红色，说明有 Fe3+；另取少量待检液于试管中，加入酸性高锰酸钾溶液，若溶液退色，则有 Fe2+。【变式 4-2】D 解：A、因乙中 I-失去电子放电，元素的化合价升高，则发生氧化反应，故 A 正确；B、由总反应方程式知，Fe 3+被还原成 Fe2+，则发生还原反应，故 B 正确；C 、当电流计为零时，说明没有电子发生转移，则反应达到
18、平衡，故 C 正确；D、当加入 Fe2+，导致平衡逆向移动，则 Fe2+失去电子生成 Fe3+，作为负极，而乙中石墨成为正极，故 D 错误；【变式训练 3】Cu；3Cu6e 3Cu2 ；碳棒；8H 2 6e 2NO4H 2O3NO【变式训练 5】(1)a 还原(2)乙(3)MnO 5e 8H =Mn2 4H 2O5Fe2 5e =5Fe3 (4)0.5 4解析 (1)根据题目提供的总反应方程式可知，KMnO 4 作氧化剂，发生还原反应，故石墨 a 是正极。(2)电池工作时，SO 向负极移动，即向乙烧杯移动。(3)甲烧杯中的电极反应式为 MnO 5e 8H =Mn2 4H 2O；乙烧杯中的24
19、4电极反应式为 5Fe2 5e =5Fe3 。(4)溶液中的 MnSO4 浓度由 1 molL1 变为 1.5 molL1 ，由于溶液的体积未变，则反应过程中生成的 MnSO4 的物质的量为 0.5 molL1 0.2 L0.1 mol，转移的电子为 0.1 mol50.5 mol 。【变式训练 6】B 解析：将放电的两电极反应式在电子守恒的基础上相加即得放电时的总反应式：C6LiLi 1x MO2LiMO 2C 6Li1x ，充电时的总反应式应为放电总反应式的逆反应，故 A 错误；在锂、锌、银、铅金属中，锂的摩尔质量最小，所以各失去 1mol 电子，消耗金属锂的质量最小，B 正确。电池工作时
20、，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，C 错误。充电时的阳极反应与放电时的正极反应互 为逆反应，故 D 不正确。【变式训练 7】A【思考】1.答案 不可以，在电路接通的情况下，这个盐桥只是整个回路的一部分，随时要保持电中性，琼胶作为盐桥因其中含有两种离子，可以与溶液中的离子交换，从而达到传导电流的目的，而且琼胶本身可以容纳离子在其中运动；若用金属代替盐桥，电子流向一极后不能直接从另一极得到补充，必然结果就是向另一极释放金属阳离子或者溶液中的金属阳离子在电子流出的那一极得电子析出金属，从而降低了整个电池的电势。所以，只有自由电子是不够的，应该有一个离子的通道即“盐桥”。2.答案 可以，如果该溶液
21、中溶质的阳离子对应的金属单质比电极强的话没有问题。因为负极区发生的反应只是 Zn 的溶解而已。但是如果比电极弱的话，例如硫酸铜，锌就会置换出铜，在表面形成原电池，减少供电量。使用盐桥就是为了避免这种情况，至于电解液要跟电极相同那只是一个做题的技巧，具体问题具体分析就行。【对点训练 1】1.答案 B 解析 由题给原电池装置可知，电子经过导线，由 Zn 电极流向 Fe 电极，则 O2 在 Fe 电极发生还原反应：O 22H 2O4e =4OH ，烧杯 a 中 c(OH )增大，溶液的 pH 升高。烧杯 b 中，Zn 发生氧化反应：7Zn2e =Zn2 。【对点训练 2】答案 C 解析 当杠杆为导体
22、时，构成原电池，Fe 作负极，Cu 作正极，电极反应式分别为负极：Fe2e =Fe2 ，正极：Cu 2 2e =Cu，铜球质量增加，铁球质量减少，杠杆 A 端低 B 端高。【对点训练 3】解析 由图示结合原电池原理分析可知，Fe 3 得电子变成 Fe2 被还原，I 失去电子变成 I2 被氧化，所以 A、B 正确；电流表读数为零时 Fe3 得电子速率等于 Fe2 失电子速率，反应达到平衡状态；D 项在甲中溶入 FeCl2固体，平衡 2Fe3 2I 2Fe2 I 2 向左移动，I 2 被还原为 I ，乙中石墨为正极，D 不正确。【对点训练 4】答案 (1)两次操作中均能形成原电池，化学能转变成电能
23、。(2)操作加酸，c(H )增大，AsO 得电子，I 失电子，所以 C1 是负极，C 2 是正极。操作加碱，c(OH )增大，34AsO 失电子，I 2 得电子，此时，C 1 是正极，C 2 是负极。故发生不同方向的反应，电子转移方向不同，即电流表33指针偏转方向不同。 (3)2I 2e =I2(4)AsO 2OH 2e =AsO H 2O (5)A33 34解析 由于酸性条件下发生反应 AsO 2I 2H =AsO I 2H 2O，碱性条件下发生反应34 33AsO I 22OH =AsO H 2O2I 都是氧化还原反应。而且满足构成原电池的三大要素： 不同环境中的33 34两电极(连接)
24、；电解质溶液(电极插入其中并与电极自发反应)；形成闭合回路。当加酸时，c(H )增大，C 1：2I 2e =I2，是负极；C 2：AsO 2H 2e =AsO H 2O，是正极。34 33当加碱时，c(OH )增大，C 1：I 22e =2I ，是正极；C 2：AsO 2OH 2e =AsO H 2O，是负极。33 34【对点训练 6】解析 该电池的总反应为 Zn2Fe 3 =2Fe2 Zn 2 ，所以左烧杯 Pt 为正极，电极反应为Fe3 e =Fe2 ，右烧杯 Zn 为负极，电极反应为 Zn2e = Zn2 。由于左烧杯中的 Fe3 被还原为 Fe2 ，所以左烧杯中溶液的血红色逐渐褪去。答案 B
