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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
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课程标准
课标解读
1．认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用，能量的变化遵循能量守恒定律。
2．了解原电池的工作原理。
3．能分析、解释原电池的工作原理，能设计简单的原电池。
4．掌握原电池反应方程式和电极反应式的书写。
1.电池中产生电流的宏观现象，可以通过微观探析来辨识。(宏观辨识与微观探析)
2．联系化学反应中能量转化，预测在一定条件下某种物质可能发生的化学变化。(科学态度与社会责任)
3．认识科学探究是进行科学解释和发现、创造应用的科学实践活动。(科学探究与创新意识)
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。
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。
【即学即练1】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Ⅰ上发生还原反应，作原电池的负极
B．电极Ⅱ的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu
C．该原电池的总反应为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋
D．盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递电子
答案：C
解析：铜的金属性强于Pt，因此电极Ⅰ是正极，发生还原反应，A错误；电极Ⅱ是负极，铜失去电子，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，B错误；正极铁离子得到电子，因此该原电池的总反应为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋，C正确；盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递阴阳离子，使溶液保持电中性，D错误。
【即学即练2】下列关于原电池的叙述正确的是( )
A．在外电路中，电流由铜电极流向银电极
B．正极反应为Cu2＋＋2e－===Cu
C．实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作
D．将铜片直接浸入硝酸银溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
答案：D
解析：由示意图可知，Cu为原电池的负极，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，Ag为正极，电极反应式为2Ag＋＋2e－===2Ag。电子是由负极流向正极，电流的移动方向和电子的移动方向相反，电流由正极流向负极，则电流由银电极流向铜电极，故A错误；Ag为正极，电极反应式为2Ag＋＋2e－===2Ag，故B错误；盐桥起到了传导离子、形成闭合回路的作用，若实验过程中取出盐桥，原电池不能形成闭合回路，不能继续工作，故C错误；将铜片直接浸入硝酸银溶液和原电池反应均为铜与银离子发生置换反应生成银，发生的化学反应相同，故D正确。
二、设计简单的原电池
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。
【即学即练3】(1)请你将反应Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2设计成原电池并回答下列问题：
①写出电极反应式：
正极________________________；负极______________________。
②画出你所设计的原电池简易装置图。
(2)该电池向外提供0.2 mol 电子，负极材料的质量变化为________。
(3)利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极的反应式为_______________________________。
答案：(1)①2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ Cu－ 2e－===Cu2＋
②
(2)减少6.4 g (3)O2＋4e－＋4H＋===2H2O
解析：(1)①根据电池总反应式Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2可知，Cu失电子作负极，电极反应为Cu－2e－===Cu2＋；正极是三价铁离子得电子生成亚铁离子，电极反应为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋；②根据原电池的总反应，可以选择FeCl3作电解质溶液，选用Cu和 C棒作电极，示意图见答案；
(2)根据负极反应Cu－2e－===Cu2＋可知消耗1 mol铜，转移2 mol电子，故转移0.2 mol电子，消耗的铜为0.1 mol，质量为0.1 mol×64 g·mol－1＝6.4 g；
(3)原电池正极发生的是化合价降低得电子的反应，根据方程式可知是O2得电子，另外，由于电解质溶液显酸性，所以正极的电极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O。
题型一 原电池的工作原理
1．“储存”在物质内部的化学能可通过原电池转化为电能，如图所示是某同学设计的几种装置，其中能构成原电池的是( )
A．③⑤⑦ B．③④⑤ C．④⑤⑦ D．②⑤⑥
答案：A
解析：①未构成闭合回路，不能构成原电池，错误；②两个电极相同，不能构成原电池，错误；③存在两个不同的电极、存在电解质溶液、形成了闭合回路，能够发生氧化还原反应Zn＋2H＋===H2↑＋Zn2＋，能够构成原电池，正确；④不能发生自发的氧化还原反应，不能构成原电池，错误；⑤存在两个不同的电极、存在电解质溶液、形成了闭合回路，能够发生氧化还原反应Fe＋2H＋===H2↑＋Fe2＋，能够构成原电池，正确；⑥甘油为非电解质，不能构成原电池，错误；⑦存在两个不同的电极、存在电解质溶液、形成了闭合回路，能够发生氧化还原反应2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，能够构成原电池，正确；能够构成原电池的有③⑤⑦，故选A。
2．如图是铜锌原电池，下列说法正确的是( )
A．电流从锌片流出经电流表到铜片
B．锌电极发生还原反应
C．铜片上发生氧化反应
D．电解质溶液中的阴离子向负极移动
答案：D
解析：该原电池中，Zn易失电子作负极、Cu作正极，正极电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，负极电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，电子从负极沿导线流向正极，电解质溶液中阳离子向正极移动、阴离子向负极移动。电流从正极铜片流出经电流表到负极锌片，选项A错误；锌电极作负极失去电子，发生氧化反应，选项B错误；铜片上发生得电子的还原反应，选项C错误；电解质溶液中的阴离子向负极移动，选项D正确；答案选D。
3．纽扣电池的两极材料分别为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液。工作时两个电极反应分别为Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2、Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－，下列说法中，正确的是( )
A．锌是负极，氧化银是正极
B．锌发生还原反应，氧化银发生氧化反应
C．溶液中OH－向正极移动，K＋、H＋向负极移动
D．在电池放电过程中，电解质溶液的酸碱性基本保持不变
答案：A
解析：原电池中，由化合价的变化可知，Zn化合价升高，被氧化，锌作负极，Ag化合价降低，被还原，氧化银作正极，A项正确；原电池中，锌作负极发生氧化反应，氧化银作正极发生还原反应，B项错误；原电池工作时，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，所以溶液中OH－向负极移动，K＋、H＋向正极移动，C项错误；将电极方程式相加可知总反应为Ag2O＋H2O＋Zn===Zn(OH)2＋2Ag，反应消耗水，溶液OH－浓度增大，则碱性增强，D项错误；答案选A。
(1)明确原电池的工作原理是解答的关键，注意原电池中正负极的判断、电子和离子的移动方向；
(2)掌握电极反应式的书写，注意从氧化还原反应的角度去把握，另外还需要注意溶液的酸碱性、交换膜的性质等。
题型二 电极反应式的书写
4．写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。
5．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－
原电池电极反应式的书写方法
1．书写原则
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．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。
题型三 原电池的设计
6．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，下列说法正确的是( )
A．Zn为负极，发生还原反应
B．b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
答案：D
解析：根据氯离子移动方向，可知b是负极，a是正极。Zn为负极，失电子发生氧化反应，故A错误；b电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，故B错误；电子流动方向是b电极→电流表→a电极，故C错误；正极材料的活泼性比负极材料弱，故D正确。
5．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。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．②③ C．②④ D．③④
答案：C
解析：根据题目所给信息，原电池的总反应式为Cu+2Ag+=Cu2++2Ag。①Cu为负极，电流与电子流向相反，即电流由正极Ag流向负极Cu，错误；②正极Ag+得到电子，正确；③取出盐桥，不能形成闭合回路，原电池不能工作，错误；④将铜片AgNO3溶液中发生的反应为Cu+2Ag+=Cu2++2Ag，与原电池反应相同，正确。
7．实验发现在氯化铁酸性溶液中加少量锌粒后，Fe3＋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．盐桥中的阴离子往左边烧杯移动
B．左烧杯中溶液的红色逐渐褪去
C．该电池铂电极上立即有气泡出现
D．该电池总反应为3Zn＋2Fe3＋===2Fe＋3Zn2＋
答案：B
解析：根据上述分析可知：Zn为负极，失去电子，Zn2＋进入溶液，根据同种电荷互相排斥，异种电荷相互吸引的原则，盐桥中的阴离子会往正电荷较多的右边烧杯移动，A错误；左边烧杯中溶液的Fe3＋在Pt电极上得到电子生成Fe2＋，由于消耗Fe3＋，所以左边烧杯中溶液的红色逐渐褪去，B正确；铂电极上Fe3＋被还原为Fe2＋，没有气体生成，所以没有气泡产生，C错误；该电池总反应为Zn＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Zn2＋，没有Fe单质生成，D错误；故答案为B。
题型四 原电池原理的应用
8．有A、B、C、D四种金属。将A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中，B不易腐蚀。将A、D分别投入等浓度盐酸中，D比A反应剧烈。将铜浸入B的盐溶液里，无明显变化。如果把铜浸入C的盐溶液里，有金属C析出。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是( )
A．D>C>A>B B．D>A>B>C C．D>B>A>C D．B>A>D>C
答案：B
解析：①将A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中，该装置构成了原电池，原电池中较活泼的金属作负极，负极上金属失电子生成金属阳离子进入溶液而被腐蚀，较不活泼的金属作正极而不易腐蚀，B不易腐蚀，所以金属活动性A>B；②金属和酸反应，较活泼的金属与酸反应较剧烈，将A、D分别投入等浓度盐酸中，D比A反应剧烈，所以金属活动性D>A；③金属之间的置换反应中，较活泼金属能置换出较不活泼的金属，将铜浸入B的盐溶液里，无明显变化，所以金属活动性：B>Cu；④金属之间的置换反应中，较活泼金属能置换出较不活泼的金属，如果把铜浸入C的盐溶液里，有金属C析出，说明金属活动性：Cu>C。所以它们的活动性由强到弱的顺序是D>A>B>C，故合理选项是B。
9．分别按图所示甲、乙装置进行实验，图中两个烧杯中的溶液为相同浓度的稀硫酸，甲中A为电流表。
(1)下列叙述正确的是________。
A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生
B．甲中铜片作正极，乙中铜片作负极
C．两烧杯中溶液中的H＋浓度均减小
D．产生气泡的速率甲中的比乙中的慢
(2)甲装置中，某同学发现不仅铜片上有气泡产生，锌片上也产生了气体，原因可能是________________。
(3)甲装置中，若把稀硫酸换成CuSO4溶液，试写出铜电极的电极反应______________________。
答案：(1)C (2)锌片不纯，锌与杂质构成原电池 (3)Cu2＋＋2e－===Cu
解析：(1)铜为金属活动性顺序表H元素之后的金属，不能与稀硫酸反应，甲烧杯中铜片表面有气泡产生，故A错误；乙没有形成闭合回路，不能形成原电池，故B错误；两烧杯中硫酸都参加反应，氢离子浓度减小，故C正确；甲能形成原电池反应，较一般化学反应速率更大，所以产生气泡的速率甲中比乙中快，故D错误；故选C。(2)在甲实验中，某同学发现不仅铜片上有气泡产生，锌片上也产生了气体，是由于锌片不纯，在锌片上形成原电池；(3)在甲实验中，如果把硫酸换成硫酸铜溶液，Cu2＋在正极上得电子被还原产生Cu，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu。
基础巩固
1．如图为铜锌原电池示意图，下列说法正确的是( )
A．负极发生氧化反应
B．烧杯中的溶液变为蓝色
C．电子由铜片通过导线流向锌片
D．该装置能将电能转变为化学能
答案：A
解析：原电池中负极发生氧化反应，A正确；锌的金属性强于铜，锌失去电子，溶液是无色的，B错误；锌是负极，电子由锌片通过导线流向铜片，C错误；原电池把化学能转化为电能，D错误；答案选A。
2．把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c上产生大量气泡，b、d相连时，b上产生大量气泡，则四种金属的活动性顺序由强到弱的是( )
A．a＞b＞c＞d B．a＞c＞d＞b C．c＞a＞b＞d D．b＞d＞c＞a
答案：B
解析：一般而言，原电池中，活泼性较强的电极为负极，活泼性较弱的电极为正极，放电时，电流从正极沿导线流向负极，正极上得电子发生还原反应，a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池，若a、b相连时，a为负极，则活泼性a＞b；c、d相连时，电流由d到c，c为负极，则活泼性c＞d；a、c相连时，c极上产生大量气泡，c为正极，则活泼性a＞c；b、d相连时，b上有大量气泡产生，b为正极，则活泼性d＞b，因此金属活泼性的强弱顺序是a＞c＞d＞b，故选B。
3．用铜片、银片设计成如图所示的原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是( )
A．电子通过盐桥从乙池流向甲池
B．盐桥中的电解质溶液为KCl溶液
C．开始时，银片上发生的反应是Ag－e－===Ag＋
D．电流计中通过0.1 mol电子时，铜片质量减少3.2 g
答案：D
解析：电子不能通过电解质溶液，故A不选；乙烧杯中的电解质溶液为AgNO3溶液，能和KCl反应生成AgCl沉淀，堵塞盐桥，故B不选；铜片是负极，银片是正极，在银片上发生的反应是Ag＋＋e－===Ag，故C不选；电流计中通过0.1 mol电子时，铜片发生反应Cu－2e－===Cu2＋，故铜片质量减少×64 g·mol－1＝3.2 g，故D选。
4．100 mL浓度为2 mol·L－1的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气总量，可采用的方法是( )
A．加入少量浓盐酸 B．加入几滴氯化铜溶液
C．加入适量蒸馏水 D．加入适量的氯化钠溶液
答案：B
解析：加入适量浓度较大的盐酸，氢离子浓度增大，反应速率增大，但稀盐酸物质的量增大，所以生成氢气总量增大，故A错误；加入氯化铜溶液，Zn置换出Cu，Zn、Cu和稀盐酸构成原电池而加快反应速率，且稀盐酸物质的量不变，所以生成氢气总量不变，故B正确；加入适量蒸馏水，氢离子浓度减小，反应速率减小，故C错误；加入适量的氯化钠溶液，溶液体积增大，氢离子浓度减小，反应速率减小，故D错误。
5．某活动小组设计原电池装置，你认为设计合理的是( )
答案：B
解析：两个电极材料相同，不能形成原电池，A错误；金属铁和非金属碳都可以导电，有电解质溶液，铁与硫酸铜溶液能发生氧化还原反应，故能形成原电池，B正确；未形成闭合回路，C错误；乙醇是非电解质，不能导电，故不能形成原电池，D错误。
6．下列关于实验现象的描述不正确的是( )
A．铜、锌、稀硫酸组成的原电池中，电子是由锌经过导线流向铜
B．把铜片和锌片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡
C．把铜片插入FeCl3溶液中，铜片表面出现一层铁
D．把锌片放入盛有盐酸的试管中，加入几滴CuCl2溶液，气泡放出速率加快
答案：C
解析：铜、锌、稀硫酸组成的原电池中，活泼金属锌作负极，不活泼金属铜作正极，电子从负极经过导线流向正极，故A正确；把铜片和锌片紧靠在一起浸入稀硫酸中，形成铜－锌－稀硫酸原电池，正极是不活泼金属铜，氢离子在正极得到电子发生还原反应生成氢气，故B正确；把铜片插入氯化铁溶液中，铜和氯化铁溶液反应生成氯化铜和氯化亚铁，故C错误；把锌片放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，锌置换出的铜附着在锌表面，形成了铜－锌－稀盐酸原电池，原电池反应可以加快反应速率，故D正确。
7．控制适合的条件，将反应Fe3＋＋AgFe2＋＋Ag＋设计成如图所示的原电池(盐桥装有琼脂硝酸钾溶液；灵敏电流计的0刻度居中，左右均有刻度)。已知接通后，观察到电流计指针向右偏转。下列判断不正确的是( )
A．在外电路中，电子从银电极流向石墨电极
B．盐桥中的K＋移向甲烧杯
C．一段时间后，电流计指针反向偏转，越过0刻度，向左边偏转
D．电流计指针居中后，往甲烧杯中加入一定量的铁粉，电流计指针将向左偏转
答案：C
解析：根据总反应方程式中化合价的变化分析正负极的电极反应，进而判断装置的正负极及电子和离子的移动方向；根据电流计指针的变化判断电流方向的改变。原电池中，银作负极，石墨作正极，电子从银电极流向石墨电极，故A正确；正极发生还原反应，Fe3＋得电子生成Fe2＋ ，所以盐桥中的K＋移向正极，即甲烧杯，故B正确；一段时间后，原电池反应结束，电流计指针将指向0刻度，故C错误；电流计指针居中后，原电池反应暂停，往甲烧杯中加入一定量的铁粉，则石墨作为原电池的负极，则电流计指针将向左偏转，故D正确。
7．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．若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为X>Y
C．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应
D．若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为Fe
答案：B
解析：X为负极，Y为正极，外电路的电流方向为Y→外电路→X，A错误；根据原电池原理，若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为X>Y，B正确；X极为负极，发生的是氧化反应，Y极上发生的是还原反应，C错误；若两电极分别为Fe和碳棒，负极与电解质溶液发生反应，则X为Fe，Y为碳棒，D错误；答案为B。
8．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( )
A．正极为铜，负极为铁，电解质溶液为FeCl3溶液
B．正极为铜，负极为铁，电解质溶液为Fe(NO3)2溶液
C．正极为铁，负极为锌，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液
D．正极为银，负极为铁，电解质溶液为CuSO4溶液
答案：A
解析：由原电池总反应式：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，可知负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，正极反应为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，所以只有A项符合要求。
9．任何一个自发的氧化还原反应都可以设计成一个原电池。
请根据：Fe＋CuSO4=== Cu＋FeSO4设计成一个原电池。
(1)该电池的负极材料为________，其电极反应为______________________________；
(2)正极材料为________，电解质溶液为________，其电极反应为_____________________；
(3)画出装置的简图，并注明正负极和电解质。
答案：(1)铁 Fe－2e－===Fe2＋
(2)铜 硫酸铜溶液 Cu2＋＋2e－===Cu
(3)
解析：(1)该反应中，铁失电子发生氧化反应而作负极，负极上电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋；(2)不如铁活泼的金属或导电的非金属作正极，可选铜作正极；硫酸铜作电解质溶液，正极上铜离子得电子发生还原反应，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu；
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11．有X、Y、Z、W四种金属，已知：①X(OH)3的碱性强于Y(OH)2；②X3＋可将Z氧化；③W可与热水反应产生H2，X不能与热水反应；④把X的金属片插入稀H2SO4中，让金属片与Z接触，则X溶解速率加快。下列四种金属活动性强弱关系中一定正确的是( )
A．X>Y B．Z>Y C．W>Z D．Z>X
答案：C
解析：①比较最高价氧化物对应水化物的强弱才能确定金属性强弱，因此无法确定X、Y的金属性；②X3＋可将Z氧化，不能确定X和Z的金属性，如Fe3+能将Cu氧化，金属性Fe>Cu；③金属活动性W>X；④X作负极，金属活动性X>Z。故答案为C。
12．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。
13．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。
14．下列是构成原电池的实验方案， 请按要求回答下列问题：
(1)电解质溶液为0.5 mol·L－1硫酸溶液，电极为用砂纸打磨过的镁片和铝片，设计成原电池，则铝片为________极(填“正”或“负”)，正极电极反应式为_______________________；若将电解质溶液改为0.5 mol·L－1氢氧化钠溶液，则被氧化的是________(填“镁片”或“铝片”)，该原电池总反应的离子方程式为______________________________。
(2)以“Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋ ”反应为原理设计原电池，请在该原电池装置图括号中写出电极材料及电解质溶液。
答案：(1)正 2H＋＋2e－===H2↑
铝片 2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
(2)
解析：(1)Mg、Al和稀硫酸构成的原电池，Mg比Al活泼，作原电池的负极，则铝片为正极，正极电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；若Mg、Al和0.5 mol·L－1氢氧化钠溶液构成原电池，Al与NaOH溶液反应生成NaAlO2和氢气，而Mg与NaOH溶液不反应，所以Al作负极，失电子，被氧化，该原电池总反应的离子方程式为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑。(2)将Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋ 设计成原电池，根据化合价变化，铁单质失电子，作原电池的负极，选择石墨作原电池的正极，因为Fe3＋得电子生成Fe2＋，所以电解质溶液为FeCl3 溶液。
15．一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。
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