人教版 (2019)选择性必修1第一节 原电池导学案及答案

这是一份人教版 (2019)选择性必修1第一节 原电池导学案及答案，共21页。

要点一 原电池的工作原理
1．原电池的概念
利用氧化还原反应原理将化学能转化为电能的装置。
2．原电池的形成条件
3．单液原电池的缺点
如锌片、铜片与稀硫酸以导线连接构成的原电池，因原电池中氧化反应与还原反应并没有完全隔开，电流会逐渐衰减。
4．双液原电池的工作原理(以锌铜原电池为例)
5.盐桥及其作用
(1)成分：含KCl饱和溶液的琼胶。
(2)离子移动方向：Cl－移向负极区，K＋移向正极区。
(3)作用：使两个半电池形成闭合回路(通路)，使氧化还原反应持续进行，原电池得以不断地产生电流。
要点二 化学电源
1．化学电源的分类与优劣
(1)化学电源的分类
化学电源包括一次电池、二次电池和燃料电池等。原电池是各种化学电源的雏形。
(2)电池的优点
①方便携带、易于维护。
②能量转化率较高，供能稳定可靠。
③可以制成各种形状、大小和容量不同的电池及电池组等。
(3)判断电池优劣的主要标准
①比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少。
②比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小。
③电池可储存时间的长短。
2．一次电池
(1)概念：放电后不可再充电的电池。一次电池中电解质溶液制成胶状，不流动，也叫作干电池。
(2)碱性锌锰电池
(3)特点：碱性锌锰电池比普通锌锰电池的性能好，它的比能量和可储存时间均有所提高。
3．二次电池
Ⅰ.铅酸蓄电池
(1)概念：放电后可以再充电而反复使用的电池，又称可充电电池或蓄电池。
(2)铅酸蓄电池(常见的二次电池)
(3)优缺点
①优点：电压稳定、使用方便、安全可靠和价格低廉。
②缺点：比能量低、笨重，废旧电池中常含有重金属、酸和碱等物质，如果随意丢弃，会对生态环境和人体健康造成危害。
Ⅱ.锂离子电池
(1)组成
负极：嵌锂石墨，正极：LiCO2(钴酸锂)，电解质溶液：LiPF6(六氟磷酸锂)。
(2)工作原理
①放电过程
负极反应：LixCy－xe－===xLi＋＋Cy；
正极反应：Li1－xCO2＋xLi＋＋xe－===LiCO2；
总反应：LixCy＋Li1－xCO2===LiCO2＋Cy。
放电时，锂离子由石墨中脱嵌移向正极，嵌入钴酸锂晶体中。
②充电过程
充电时，锂离子从钴酸锂晶体中脱嵌，由正极回到负极，嵌入石墨中。
(3)优点
质量小、体积小、储存和输出能量大等。
4．燃料电池
(1)燃料电池：一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。
(2)氢氧燃料电池
(3)燃料电池的优点
将化学能转化为电能的转化率超过80%，远高于转化率仅30%多的火力发电，大大提高了能源的利用率。能够做到产生污染物少排放甚至零排放。
判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)所有化学反应的化学能均能直接转变成电能。( )
(2)原电池工作时，电路中通过的电量等于阴、阳两极通过的电量之和。( )
(3)带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流稳定。( )
(4)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。( )
(5)碱性锌锰电池工作时电子由MnO2经外电路流向Zn极。( )
(6)铅酸蓄电池放电时，正极与负极质量均增加。( )
(7)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池。( )
(8)氢氧燃料电池(酸性电解质)中O2通入正极，电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。( )
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)√
(7)× (8)√
(1)原电池以自发进行的“放热”氧化还原反应为基础，将体系“多余能量”以电能形式释放出来，因能量转化率不能达到100%，部分能量以热能形式释放。
(2)原电池的“电子守恒”，即负极失去电子数＝正极得到电子数＝转移电子数。
(3)带有盐桥的双液电池，将正极反应物和负极反应物隔离开，使能量释放更高效且电流平稳。
(4)铅酸蓄电池放电时，正、负极的产物都是PbSO4，电极质量均增大。
(5)燃料电池是将化学能直接转化为电能的装置；火力发电先将化学能转化为热能，再转化为机械能，进而转化为电能。
考点一 原电池的构成条件及其工作原理
1．在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强吗？
答案 不一定，例如Mg、Al放到NaOH溶液中，Al作负极，Mg作正极，但Mg的活泼性比Al强。
2．盐桥在原电池中有何作用？若撤去盐桥，电流计的指针如何变化？
答案 盐桥的作用：利用溶液中的离子移动，使两个半电池中的溶液形成闭合回路。若撤去盐桥，电流计指针不发生偏转。
1．原电池工作原理
2．含盐桥原电池的特点
(1)特点
两个烧杯中的电解质溶液靠盐桥连接，且电极材料与相应容器中电解质溶液的阳离子相同。
(2)盐桥的作用
平衡电荷、构成闭合回路，若撤去盐桥或将盐桥换成导线，则不能构成闭合回路，形不成原电池。
(3)优点
含盐桥的原电池与不含盐桥的原电池相比，效率高且电流平稳，放电时间长。
3．原电池正、负极的判断
【例题1】 控制合适的条件，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，向甲中加入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极
思维导引：将已知反应拆分为“氧化反应”“还原反应”两个“半反应”，然后结合装置图分析闭合回路的形成。
答案 D
解析 由题图并结合原电池原理分析可知，甲中Fe3＋得到电子变为Fe2＋，被还原，乙中I－失去电子变为I2，被氧化，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；向甲中加入FeCl2固体，对于反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2，平衡向逆反应方向移动，此时Fe2＋被氧化，I2被还原，故甲中石墨电极为负极，乙中石墨电极为正极，D项错误。
【变式1】 如图所示为铜锌原电池(盐桥中含有KCl饱和溶液)，下列叙述错误的是( )
A．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液
B．电池总反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
C．在外电路中，电子从负极流向正极
D．负极反应为Zn－2e－===Zn2＋
答案 A
解析 在原电池中，阳离子向正极移动，铜锌原电池中Zn为负极，Cu为正极，则盐桥中的K＋移向CuSO4溶液，A项错误；该装置是铜锌原电池，电池总反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，B项正确；负极发生失电子的氧化反应，正极发生得电子的还原反应，在外电路中，电子由负极流向正极，C项正确；Zn是负极，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，D项正确。
考点二 原电池原理的应用
3．根据电极材料Fe、Cu、石墨，电解质溶液包括CuCl2溶液、FeCl3溶液、NaOH溶液，选择合适的材料和溶液，运用原电池原理设计实验装置，验证Cu2＋、Fe3＋的氧化性的强弱。
(1)如何证明氧化性Fe3＋>Cu2＋？
(2)请画出相关的原电池装置图(含盐桥)。
答案 (1)利用反应2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，氧化性：氧化剂(Fe3＋)>氧化产物(Cu2＋)。
(2)
1．加快氧化还原反应的速率
例如，在锌与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液，能使产生H2的速率加快。
2．比较金属活动性强弱
【例题2】 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
思维导引：结合题给条件，判断组成原电池的正、负极，一般作负极的金属比作正极的活泼。
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，故选D项。
原电池的电极材料“两注意”
(1)注意电解质溶液对电极类型的影响。
一般来说，原电池中较活泼金属作负极，较不活泼的金属或导电的非金属作正极，也可能是较不活泼的金属作负极。例如，镁—铝电极在稀硫酸中构成原电池，镁为负极，铝为正极；但若以氢氧化钠溶液为电解质溶液，则铝为负极，镁为正极。
(2)注意电极材料是否参与反应。
负极材料不一定参与反应，如燃料电池；负极和正极材料都参与反应，如铅蓄电池。
【变式2】 一定量的锌粉和6 ml·L－1的过量盐酸反应，当向其中加入少量的下列物质时，既能够加快反应速率，又不影响产生H2的总量的是( )
①石墨粉 ②CuO ③铜粉 ④铁粉 ⑤浓盐酸
A．①②⑤ B．①③⑤
C．③④⑤ D．只有①③
答案 B
解析 加入石墨粉，Zn、C、盐酸构成原电池，反应速率加快，且不影响产生H2的总量，①正确；加入CuO，CuO与盐酸反应生成氯化铜，氯化铜与锌反应生成铜，形成原电池，反应速率加快，但锌的量减少，产生H2的总量减少，②错误；加入铜粉，构成原电池，反应速率加快，且不影响产生H2的总量，③正确；加入铁粉，构成原电池，反应速率加快，但铁可以与盐酸反应生成氢气，产生H2的总量增多，④错误；加入浓盐酸，氢离子浓度增大，反应速率加快，且不影响产生H2的总量，⑤正确，故选B项。
3．设计原电池
(1)理论上，任何一个自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池。
(2)设计示例
【例题3】 某实验小组同学为探究电化学原理，进行了如下一系列实验。
(1)该实验小组同学设计了如图所示的原电池装置，该原电池反应为____________________(用离子方程式表示)。经测定发现，反应前两电极质量相等，一段时间后，两电极质量相差12 g，则导线中通过了____ ml电子。
(2)若将CuCl2溶液换为NH4Cl溶液，则石墨电极上的电极反应式为__________________，这是由于NH4Cl溶液显____(填“酸性”“碱性”或“中性”)，用离子方程式表示NH4Cl溶液显此性的原因：____________________。取少量铁电极附近的溶液置于试管中，向其中滴加少量新制饱和氯水，则发生反应的离子方程式为__________________________。
思维导引：利用原电池原理，结合装置及其电解质溶液的性质，判断“自发”氧化还原反应，然后具体问题具体分析。
解析 (1)根据题图可知反应的离子方程式为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，正极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，故转移2 ml电子时，两极质量差为120 g，则两极质量差为12 g时，转移电子0.2 ml。(2)NH4Cl溶液由于NHeq \\al(＋,4)水解而显酸性：NHeq \\al(＋,4)＋H2ONH3·H2O＋H＋。故石墨电极放电的是H＋：2H＋＋2e－===H2↑。负极区生成Fe2＋，Fe2＋易被氯水氧化。
答案 (1)Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu 0.2 (2)2H＋＋2e－===H2↑ 酸性 NHeq \\al(＋,4)＋H2ONH3·H2O＋H＋ 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
【变式3】 已知电极材料有铁、铜、石墨、锌；电解质溶液有CuCl2溶液、Fe2(SO4)3溶液、稀硫酸。按要求回答下列问题：
(1)若电极材料选铜和石墨，电解质溶液选Fe2(SO4)3溶液，外加导线，能否构成原电池？____。若能，请写出电极反应式：负极为___________________，正极为______________________。(若不能，后两空不填)
(2)设计一种以铁和稀硫酸反应为原理的原电池，要求画出装置图(需标明电极材料、电解质溶液及电池的正、负极)。
解析 (1)依题意Fe2(SO4)3能与Cu发生如下反应：Fe2(SO4)3＋Cu===2FeSO4＋CuSO4。所以根据给出的条件可以设计成原电池，其中负极为Cu，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，正极为石墨，电极反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。(2)因为总反应式为Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，所以负极为Fe，正极可为铜或石墨，电解质溶液为稀硫酸，据此即可画出装置图。
答案 (1)能 Cu－2e－===Cu2＋ 2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
(2)
考点三 化学电源电极方程式的书写
4．一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。
(1)电极A上的电极反应式为______________________________________。
(2)电极B上的电极反应式为______________________________________。
(3)电池总反应式为____________________________________________。
答案 (1)CO＋H2＋2COeq \\al(2－,3)－4e－===H2O＋3CO2
(2)O2＋2CO2＋4e－===2COeq \\al(2－,3)
(3)CO＋H2＋O2===CO2＋H2O
1．根据装置书写电极反应式
(1)确定原电池的正、负极及放电的物质
首先根据题目给出的装置图的特点，结合原电池正、负极的判断方法，确定原电池的正、负极及放电的物质。
(2)书写电极反应式
①负极反应
规律：活泼金属或H2(或其他还原剂)失去电子生成金属阳离子或H＋(或其他氧化产物)。若电解质溶液中的阴离子能与生成的金属阳离子或H＋发生反应，则该阴离子应写入负极反应式。如铅酸蓄电池，负极：Pb＋SOeq \\al(2－,4)－2e－=== PbSO4。
②正极反应
规律：阳离子得到电子生成单质(或低价离子)，或O2得电子。如果是O2得电子，则有以下两种写法：
电解质是碱性或中性：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
电解质是酸性：O2＋4H＋＋4e－===2H2O
(3)写出电池总反应式
结合得失电子守恒，将正、负电极反应式相加得到电池反应的总反应方程式。
2．根据原电池总反应式，写电极反应式
(1)逐步分析法
(2)简单电极反应突破法
根据总反应方程式和电解质性质，先写出较简单的电极反应，然后用总反应减去该电极反应得另一极的电极反应。
eq \x(复杂电极反应)＝eq \x(总反应)－eq \x(较简单一极的电极反应)
如CH4酸性燃料电池中：
总反应：CH4＋2O2===CO2＋2H2O
正极反应：2O2＋8H＋＋8e－===4H2O
负极反应：CH4＋2H2O－8e－===CO2 ＋8H＋
【例题4】 以N2和H2为反应物，以溶有A的稀盐酸为电解质溶液，可制成能固氮的新型燃料电池，原理如图所示。下列说法不正确的是( )
A．b电极为负极，发生氧化反应
B．a电极发生的反应为N2＋8H＋＋6e－===2NHeq \\al(＋,4)
C．A溶液中所含溶质为NH4Cl
D．当反应消耗1 ml N2时，消耗H2的体积为67.2 L
思维导引：固氮燃料电池，结合N2和H2的反应可知转化为NH3，与稀盐酸溶液作用产生NH4Cl。
答案 D
解析 N2＋3H2===2NH3，反应中氢元素的化合价升高，H2失去电子，因此b电极为负极，发生氧化反应，A项正确；a电极为正极，电解质溶液为溶有A的稀盐酸，因此电极反应式为N2＋8H＋＋6e－===2NHeq \\al(＋,4)，B项正确；根据B项的分析可知，A溶液中所含溶质为NH4Cl，C项正确；没有说明温度和压强，无法计算气体体积，D项错误。
【变式4】 有人设计出利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧，则下列说法正确的是( )
①每消耗1 ml CH4可以向外提供8 ml e－
②负极上CH4失去电子，电极反应式为CH4＋10OH－－8e－===COeq \\al(2－,3)＋7H2O
③负极上是O2获得电子，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－
④电池放电后，溶液pH不断升高
A．①② B．①③
C．①④ D．③④
答案 A
解析 通入CH4的电极为负极，电极反应式为CH4＋10OH－－8e－===COeq \\al(2－,3)＋7H2O，每消耗1 ml CH4可以向外电路提供8 ml e－，①②正确；通入氧气的电极为正极，得到电子发生还原反应O2＋2H2O＋4e－===4OH－，③错误；电池总反应为CH4＋2OH－＋2O2===COeq \\al(2－,3)＋3H2O，随着反应的进行，溶液中氢氧根离子不断减少，溶液pH不断减小，④错误。故选A项。
【例题】 (2020·全国卷Ⅲ)一种高性能的碱性硼化钒(VB2)－空气电池如下图所示，其中在VB2电极发生反应VB2＋16OH－－11e－===VOeq \\al(3－,4)＋2B(OH)eq \\al(－,4)＋4H2O，该电池工作时，下列说法错误的是( )
A．负载通过 0.04 ml电子时，有0.224 L(标准状况)O2参与反应
B．正极区溶液的pH降低，负极区溶液的pH升高
C．电池总反应为4VB2＋11O2＋20OH－＋6H2O===8B(OH)eq \\al(－,4)＋4VOeq \\al(3－,4)
D．电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极
答案 B
解析 根据图示的电池结构，左侧VB2发生失电子的反应生成VOeq \\al(3－,4)和B(OH)eq \\al(－,4)，右侧空气中的氧气发生得电子的反应生成 OH－，电极反应方程式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，电池的总反应方程式为4VB2＋11O2＋20OH－＋6H2O===8B(OH)eq \\al(－,4)＋4VOeq \\al(3－,4)。综合上述分析可得反应过程中正极生成大量的OH－，则正极区pH升高，负极消耗OH－，则负极区pH降低，B项错误。
1．解答新型化学电源问题的四步骤
(1)根据总反应方程式分析元素化合价的变化，确定正、负极反应物。
(2)注意溶液酸碱性环境，书写正、负极反应式。
(3)依据原电池原理或正、负极反应式分析判断电子、离子的移向和电解质溶液的酸碱性变化。
(4)灵活应用守恒法、关系式法进行计算。
2．充电电池的电极判断及电极反应分析
3．充、放电时电解质溶液中离子移动方向的判断
分析电池工作过程中电解质溶液的变化时，要结合电池总反应进行分析。
(1)首先应分清电池是放电还是充电。
(2)再判断出正、负极。
放电：阳离子→正极，阴离子→负极。
充电：阳离子→阴极，阴离子→阳极。
总之，阳离子→发生还原反应的电极；阴离子→发生氧化反应的电极。

1．美国海军海底战事中心与麻省理工学院共同研制成功了用于潜航器的镁－过氧化氢燃料电池系统。其工作原理如图所示。下列说法中错误的是( )
A．电池的负极反应为Mg－2e－===Mg2＋
B．电池工作时，H＋向负极移动
C．电池工作一段时间后，溶液的pH增大
D．电池总反应式是Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O
答案 B
解析 电池工作时，H＋向正极移动，B项错误。
2．锂－铜空气燃料电池(如图)容量高、成本低，该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电力，其中放电过程为2Li＋Cu2O＋H2O===2Cu＋2Li＋＋2OH－。下列说法错误的是( )
A．整个反应过程中，氧化剂为O2
B．放电时，正极的电极反应式为Cu2O＋H2O＋2e－===2Cu＋2OH－
C．放电时，当电路中通过0.1 ml电子的电量时，有0.1 ml Li＋通过固体电解质向Cu极移动，有标准状况下1.12 L氧气参与反应
D．通入空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2O
答案 C
解析 该电池工作过程中，通入空气将Cu腐蚀生成Cu2O，Cu2O在正极放电又被还原成Cu，整个过程中，氧化剂为O2，A项正确；放电时正极的电极反应式为Cu2O＋2e－＋H2O===2Cu＋2OH－，B项正确；放电时负极反应式为Li－e－=== Li＋，电路中通过0.1 ml电子生成0.1 ml Li＋，Li＋通过固体电解质向Cu极移动，反应中消耗O2的物质的量为eq \f(0.1 ml,4)＝0.025 ml，在标准状况下O2的体积为0.025 ml×22.4 L· ml－1＝0.56 L，C项错误，D项正确。
3．随着各地“限牌”政策的推出，电动汽车成为汽车界的“新宠”。某全电动汽车使用的是钴酸锂(LiCO2)电池，其工作原理如图所示。其中A极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作金属锂的载体)，电解质为一种能传导Li＋的高分子材料，隔膜只允许特定的离子通过，电池反应式为LixC6＋Li1－xCO2eq \(,\s\up7(放电),\s\d5(充电))C6＋LiCO2。下列说法中不正确的是( )
A．该隔膜只允许Li＋通过，放电时Li＋从左边流向右边
B．放电时，正极锂元素的化合价未发生改变
C．充电时B极作阳极，该电极放电时的电极反应式为Li1－xCO2＋xLi＋＋xe－===LiCO2
D．废旧钴酸锂(LiCO2)电池进行“放电处理”，让Li＋进入石墨中而有利于回收
答案 D
解析 A项，A极材料是金属锂和碳的复合材料，放电时A极为负极，电解质为一种能传导Li＋的高分子材料，隔膜只允许特定的离子通过，所以该隔膜只允许Li＋通过，放电时阳离子移向正极，则Li＋从隔膜左边流向右边，正确；B项，放电时，正极锂元素的化合价未发生改变，钴元素化合价降低，正确；C项，放电时B极为正极，该电极放电时的电极反应式为Li1－xCO2＋xLi＋＋xe－===LiCO2，所以充电时B极作阳极，正确；D项，根据电池反应式可知，充电时让Li＋进入石墨中而有利于回收，错误。
4．镍镉(Ni－Cd)电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：
Cd＋2NiO(OH)＋2H2Oeq \(,\s\up7(放电),\s\d5(充电))Cd(OH)2＋2Ni(OH)2
有关该电池的说法正确的是( )
A．充电时阳极反应：Ni(OH)2－e－＋OH－===NiO(OH)＋H2O
B．充电过程是将化学能转化为电能的过程
C．放电时负极附近溶液的碱性不变
D．放电时电解质溶液中的OH－向正极移动
答案 A
解析 充电时阳极发生氧化反应，即为Ni(OH)2＋OH－－e－===NiO(OH)＋H2O，A项正确；充电时，电能转化为化学能，B项错误；由总反应可知，放电时，负极上Cd发生氧化反应Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2，负极附近溶液碱性变弱，C项错误；放电时，OH－由正极向负极移动(内电路)，D项错误。
1．(原电池的工作原理)某原电池装置如图所示。下列有关叙述中正确的是( )
A．电池工作中，盐桥中的Cl－向负极移动
B．负极反应式：2H＋＋2e－===H2↑
C．工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变
D．Fe作正极，发生氧化反应
答案 A
解析 根据原电池工作原理，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，盐桥的作用是构成闭合回路和平衡两烧杯中的电荷，所以Cl－向负极移动，A项正确；铁作负极，反应式为Fe－2e－===Fe2＋，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，B项错误；左烧杯中pH基本不变，右烧杯中消耗H＋，c(H＋)减小，pH增大，C项错误；总电极反应式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，铁作负极，发生氧化反应，D项错误。
2．(原电池的构成)一个原电池总反应式为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该电池的电极材料及电解质溶液可能是( )
答案 C
解析 原电池总反应式为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，则其负极反应式为Zn－2e－===Zn2＋(氧化反应)，正极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu(还原反应)。因此负极材料只能是Zn，正极材料为活动性比Zn弱的Cu(或Fe、C、Pt等)，电解质溶液为可溶性铜盐溶液，C项正确。
3．(原电池原理的应用)分析如图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是( )
A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极
B．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑
C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋
D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
答案 B
解析 ②中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应，失去电子，故Al作负极，③中Fe在浓硝酸中易钝化，Cu和浓HNO3反应失去电子，故Cu作负极，A、C项错误；②中电池总反应为2Al＋2OH－＋2H2O===2AlOeq \\al(－,2)＋3H2↑，负极电极反应式为2Al＋8OH－－6e－===2AlOeq \\al(－,2)＋4H2O，二者相减得到正极电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑，B项正确；④中Cu作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D项错误。
4．(燃料电池)将两个铂电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，构成甲烷燃料电池。已知：通入CH4的一极，其电极反应式是CH4＋10OH－－8e－===COeq \\al(2－,3)＋7H2O；通入O2的另一极，其电极反应式是2O2＋4H2O＋8e－===8OH－。下列叙述不正确的是( )
A．通入CH4的电极为负极
B．正极发生还原反应
C．燃料电池工作时，溶液中的OH－向正极移动
D．该电池使用一段时间后应补充KOH
答案 C
解析 原电池中，电解质溶液中的阴离子移向负极，C项错误。
5．(综合应用)已知某原电池的电极反应是Fe－2e－===Fe2＋、Cu2＋＋2e－===Cu，据此设计原电池，并回答下列问题。
(1)若原电池装置如图甲所示：
①电极材料A是____，B是____。(填材料名称)
②A电极可观察到的现象是_______________________________________。
(2)若原电池装置如图乙所示：
①电极材料X可以是____(填字母，下同)。
a．铁 b．铜
c．石墨
②电解质Y可以是____。
a．FeSO4 b．CuSO4
c．CuCl2
解析 (1)①结合氧化还原反应的知识可知Fe－2e－===Fe2＋是负极反应，故铁作负极，再根据烧杯中的电解质溶液可知B为铁；Cu2＋＋2e－===Cu是正极反应，故A可以是铜(或其他比铁活动性差的金属或能导电的非金属等)。②A电极可观察到的现象是有红色物质析出。(2)不含盐桥的原电池中正极材料是比负极金属活动性差的金属或能导电的非金属，故此时正极可以是铜或石墨，但负极只能是铁，电解质溶液是含铜离子的可溶性盐溶液，可为硫酸铜、氯化铜或硝酸铜。
答案 (1)①铜(答案合理即可) 铁 ②有红色物质析出 (2)①bc ②bc
1.认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。能分析、解释原电池的工作原理，能设计简单的原电池。
宏观辨识与微观探析
2.能列举常见化学电源，并能利用相关信息分析化学电源的工作原理。
证据推理与模型认知
3.认识新型化学电池的作用，增强科技意识，不断研发新型电池，满足人类社会发展的需求。积极回收利用废旧电池，减少其对环境的污染。
科学态度与社会责任
装置
电极
锌片
铜片
现象
逐渐溶解
有红色物质析出
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
构造示
意图
负极反应
Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
正极反应
2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－
电解质
KOH
总反应
Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2
构造示意图
放电反应
负极
Pb＋SOeq \\al(2－,4)－2e－===PbSO4
正极
PbO2＋SOeq \\al(2－,4)＋4H＋＋2e－===PbSO4＋2H2O
充电反应
铅酸蓄电池的充电过程与其放电过程相反
电解质溶液
稀硫酸
充、放电反应
Pb＋PbO2＋2H2SO4eq \(,\s\up7(放电),\s\d5(充电))2PbSO4＋2H2O
工作原理
示意图
电解质溶液
稀H2SO4
负极反应
2H2－4e－===4H＋
正极反应
O2＋4H＋＋4e－===2H2O
总反应
2H2＋O2===2H2O
设计思路
示例
以自发进行的氧化还原反应为基础
2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2
把氧化还原反应分为氧化反应和还原反应两个半反应，从而确定电极反应
氧化反应(负极)：
Cu－2e－===Cu2＋
还原反应(正极)：
2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
以两极反应为原理，确定电极材料及电解质溶液
负极材料：Cu
正极材料：石墨或铂
电解质溶液：FeCl3溶液
画出示意图
选项
正极
负极
电解质溶液
A
Zn
Cu
CuCl2
B
Cu
Zn
H2SO4
C
Cu
Zn
CuSO4
D
Mg
Zn
CuSO4