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高中化学苏教版 (2019)必修 第二册第三单元 化学能与电能的转化学案
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这是一份高中化学苏教版 (2019)必修 第二册第三单元 化学能与电能的转化学案，共11页。
知识点一 原电池工作原理
1．实验探究
2.原电池的概念
原电池是把化学能转变为电能的装置。原电池的反应本质是氧化还原反应。
3．原电池的工作原理
(1)分析下图并填空
原电池总反应式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。
(2)能量转化：化学能转变为电能。
(3)电子的移动方向：从负极流出，经导线流向正极。
(4)离子的移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。
4．原电池的构成条件
判断下列说法是否正确。(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)HCl＋NaOH===NaCl＋H2O是放热反应，可以设计成原电池。(×)
(2)将铜片和锌片用导线连接插入酒精中，电流表指针发生偏转。(×)
(3)在铜—锌—稀硫酸原电池中，电子由锌通过导线流向铜，再由铜通过电解质溶液到达锌。(×)
(4)原电池中阳离子向正极移动。(√)
(5)原电池中的负极反应一定是电极材料失电子。(×)
在铜锌原电池中，电子是怎样移动的？电子能否通过电解质溶液？如果不能，电流是如何形成的？
提示：由于金属锌比金属铜活泼，锌失去电子，电子通过导线流向铜片。电子不能通过电解质溶液。在稀硫酸中H＋移向铜片，SOeq \\al(2－,4)移向锌片，阴阳离子定向移动形成电流。
知识点二 原电池原理的应用
1．钢铁的电化学腐蚀
(1)电化学腐蚀
不纯的金属跟电解质溶液接触，发生原电池反应，较活泼的金属失去电子被氧化的腐蚀。
(2)钢铁的电化学腐蚀
2.金属活动性强弱的判断
由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验
(1)装置甲中负极的电极反应式是A－2e－===A2＋。
(2)装置乙中正极的电极反应式是Cu2＋＋2e－===Cu。
(3)四种金属活动性由强到弱的顺序是D>A>B>C。
判断下列说法是否正确。(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)为保护船体不被腐蚀，可以在船体外壳焊一些不活泼的铜块。(×)
(2)一般作原电池正极的金属较活泼。(×)
(3)钢铁在潮湿的空气里发生的腐蚀是电化学腐蚀。。(√)
(4)生活中用到的暖贴，就是以钢铁电化学腐蚀的原理制成的。(√)
(5)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3＋。(×)
锌与稀硫酸反应时，若滴几滴硫酸铜溶液，反应速率会加快，试分析其原因。
提示：滴加硫酸铜溶液后，会有少量锌与硫酸铜反应置换出铜，生成的铜与锌分别作为两个电极而形成原电池，从而加快锌与稀硫酸的反应。
1786年，意大利解剖学和医学教授伽伐尼在一次解剖青蛙的实验中意外发现，当用两种不同金属材质的解剖刀同时触碰青蛙腿时，蛙腿会发生痉挛。此后伽伐尼变换各种条件， 重复这个实验。最后他得出猜想：动物体内存在生物电流。当时很多人赞同这一猜想，但是化学家伏打却产生了疑惑：已死去的青蛙为何还会产生“生物电”？为什么蛙腿只有与铜制品和铁制品同时接触时才会抽动？为此，伏打把自己当成了青蛙，做起了实验：首先，他将一种金属放在自己的舌头上，没有太多感觉。接着，他将2 种金属制的弯棒， 一端放入嘴里， 另一端跟眼接触， 瞬间眼睛里有光亮的感觉。接下来他发现只要将2 种不同的金属相接触， 中间隔有湿纸、湿布等， 都有电流产生。
[问题1] 阅读上述材料，总结构成原电池的条件有哪些？
提示：具有活泼性不同的两个电极；两电极插入电解质溶液中；形成闭合回路；能自发地发生氧化还原反应。
[问题2] 下列装置中，哪些能构成原电池？其他不能构成原电池的原因是什么？
A B
C D
提示：装置D能构成原电池；装置A不能构成原电池，原因是酒精为非电解质；装置B不能构成原电池，原因是没有形成闭合回路；装置C不能构成原电池，原因是两个电极的金属活泼性相同。
[问题3] 铁制品和铜制品与蛙腿接触时，铁制品发生氧化反应还是还原反应？写出反应的电极反应式。
提示：铁制品与蛙腿接触时发生氧化反应。电极反应式为Fe－2e－=== Fe2＋。
[问题4] 原电池工作时，电子和离子分别怎样移动？
提示：电子是从负极经过导线移向正极；在原电池电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。
微点拨：(1)构成原电池的两电极材料不一定都是金属，正极材料可以为导电的非金属，例如石墨。两极材料可能参与反应，也可能不参与反应。
(2)两个活泼性不同的金属电极用导线连接，共同插入电解质溶液中不一定构成原电池，必须有一个能自发地发生氧化还原反应。
(3)在判断原电池正负极时，既要考虑金属活泼的强弱也要考虑电解质溶液的性质。如Mg—Al—HCl溶液构成的原电池中，负极为Mg；但是Mg—Al—NaOH溶液构成的原电池中，负极为Al，正极为Mg。
1．原电池的构成条件
(1)原电池反应必须是自发的氧化还原反应。
(2)具有活动性不同的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属)。
(3)两电极均插入电解质溶液中。
(4)电解质溶液、电极、导线形成闭合回路。
2．原电池正、负极的判断方法
1．下列装置中，能构成原电池的是( )
A．只有甲 B．只有乙
C．只有丙D．除乙均可以
C [甲装置不能形成闭合回路，乙装置两电极材料相同，丁装置酒精是非电解质，只有丙装置具备原电池的构成条件。]
2．关于原电池及其电极名称的下列叙述中正确的是( )
A．原电池的正极和负极必须是两种活动性不同的金属
B．正极上发生还原反应，一定产生气体
C．电子流出的一极为负极
D．阴离子在电解质溶液中向正极移动
C [构成原电池的正极和负极必须是两种活动性不同的电极，可以是两种不同金属，也可以是一种金属、一种非金属，A错；原电池中正极上发生还原反应，但不一定产生气体，B错；原电池中电子流出的一极为负极，电子由负极流向正极，C对；原电池放电时，电解质溶液中阴离子向负极移动，D错。]
如图，苹果插上两个不同电极可以构成原电池，那么怎样设计原电池呢？请完成下列讨论：
[问题1] NaOH＋HCl===NaCl＋H2O，这个反应能设计成原电池吗，为什么？CO2＋Ceq \(=====,\s\up10(高温))2CO能设计成吗？
提示：不能，因为它不是氧化还原反应。CO2＋Ceq \(=====,\s\up10(高温))2CO也不能，虽然它是氧化还原反应，但不是释放能量的氧化还原反应。
[问题2] Zn与H2SO4反应制H2时向溶液中加少量CuSO4后为什么反应速率加快？
提示：锌置换出铜构成原电池。
1．加快氧化还原反应的速率
(1)原理：原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互的干扰减小，使反应速率增大。
(2)实例：实验室用锌和稀硫酸反应制取氢气时，可滴入几滴硫酸铜溶液，形成原电池，加快反应速率。
2．比较金属活泼性强弱
(1)原理：一般原电池中，活泼金属作负极，发生氧化反应，不活泼金属作正极，发生还原反应。
(2)实例：有两种金属A和B，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到A极溶解，B极上有气泡产生。由原电池原理可知，金属活动性A＞B。
3．设计原电池
(1)依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(即电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。
(2)选择合适的材料
①电极材料：电极材料必须导电。负极材料一般选择较活泼的金属材料，或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料。
②电解质溶液：电解质溶液一般能与负极反应。
3．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：
由此可判断这四种金属的活动性顺序是( )
A．a＞b＞c＞dB．b＞c＞d＞a
C．d＞a＞b＞cD．a＞b＞d＞c
C [装置一是原电池，a极质量减小，说明a极金属易失去电子形成离子，故a极金属比b极金属活泼；装置二没有形成原电池，可知b比c活泼，且c位于金属活动性顺序表中氢的后面；装置三和四均形成原电池，易知d比c活泼，d比a活泼。因此四种金属的活动性顺序为d＞a＞b＞c，故选C。]
4．利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池。
(1)负极材料是________(写名称)，电极反应式为_______________________
________________________________________________________________。
(2)正极电极反应式为_____________________________________________。
(3)溶液中SOeq \\al(2－,4)向________极移动。
[解析] 该氧化还原反应中还原剂为Cu，故负极是铜，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，氧化剂是O2，故正极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，溶液中的SOeq \\al(2－,4)向负极移动。
[答案] (1)铜 Cu－2e－===Cu2＋ (2)O2＋4H＋＋4e－===2H2O (3)负
1．下列关于原电池的叙述正确的是( )
A．HCl＋NaOH===NaCl＋H2O反应可以设计成原电池
B．原电池是将化学能转变为电能的装置
C．在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原
D．原电池放电时，电流的方向是从负极到正极
B [A项，能构成原电池的条件是能自发地进行氧化还原反应，在反应过程中没有电子的转移，不是氧化还原反应，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，电子流出的一极是负极，该电极被氧化，错误；D项，原电池放电时，电流的方向是从正极到负极，错误。]
2．钢铁发生电化学腐蚀时，负极发生的反应是( )
A．2H＋＋2e－===H2↑ B．2H2O＋O2＋4e－===4OH－
C．Fe－2e－===Fe2＋D．4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
C [原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应，电子经导线传递到正极，则钢铁发生电化学腐蚀时，负极是铁，失去电子，发生的反应是Fe－2e－===Fe2＋。]
3．某兴趣小组设计的水果电池装置如图所示。该电池工作时，下列说法正确的是 ( )
A．铜片作负极
B．锌片发生还原反应
C．电子从铜片沿导线流向锌片
D．电子由锌片经导线流向铜片
D [根据金属活动性可以判断锌作负极，铜为正极，A错；锌作负极，负极上锌失电子发生氧化反应，B错；电子从负极锌沿导线流向正极铜，C错、D对。]
4．原电池原理的发现是储能和供能技术的巨大进步，是化学对人类的一项重大贡献。
(1)现有两个反应：A.NaOH＋HCl===NaCl＋H2O；B.Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，判断能否设计成原电池：A.________，B.________(填“能”或“不能”)。
(2)将纯锌片和纯铜片按如图方式插入100 mL相同浓度的稀硫酸中一段时间，回答下列问题：
①下列说法正确的是________(填字母)。
a．甲、乙均为化学能转变为电能的装置
b．乙中铜片上没有明显变化
c．甲中铜片质量减少，乙中锌片质量减少
d．两烧杯中的溶液中H＋浓度均减小
②在相同时间内，两烧杯中产生气泡的速率：甲________乙(填“>”“<”或“＝”)。
③请写出图中构成原电池的负极反应式：____________________。电池工作时，溶液中的SOeq \\al(2－,4)向________极移动；电池工作完成后，溶液中SOeq \\al(2－,4)浓度________(填“增大”“减小”或“不变”)。
[解析] (1)A不能设计成原电池，原电池要求能自发地发生氧化还原反应，A是复分解反应，故不能；B能；(2)①a项，甲形成了原电池，乙没有形成原电池，故甲是化学能转化为电能的装置，乙不是，错误；b项，乙不是原电池，铜与稀硫酸不反应，正确；c项，甲中锌作负极，质量减少，错误；d项，甲烧杯中形成原电池，锌作负极，溶液中c(H＋)减小，乙烧杯中锌直接与稀硫酸反应，c(H＋)减小，正确。②形成原电池反应速率加快，故反应速率甲>乙。③负极失电子，反应式为Zn－2e－===Zn2＋，原电池中阴离子向负极移动，即向锌极移动，硫酸根离子不参与氧化还原反应，故离子浓度不变。
[答案] (1)不能 能 (2)①bd ②> ③Zn－2e－===Zn2＋ 负 不变学 习
任 务
1.通过实验探究认识化学能转化为电能的原理。
2.从电子转移的角度理解化学能向电能转化的本质及原电池的构成条件，发展证据推理与模型认知的核心素养。
3.形成化学有助于提高人类生活质量的观念。
实验装置
实验现象
实验结论
锌片：逐渐溶解，有气泡产生
铜片：没有变化
锌与稀硫酸反应生成氢气，铜与稀硫酸
不反应
锌片：逐渐溶解，有气泡产生
铜片：没有变化
锌与稀硫酸反应生成氢气，铜与稀硫酸不反应
锌片：逐渐溶解
铜片：有气泡产生
锌失去电子，变为锌离子进入溶液，氢离子在铜片上得到电子生成氢气
锌片：逐渐溶解
铜片：有气泡产生
电流计：指针发生偏转
锌失去电子，变为锌离子，电子经过导线流向铜片，产生电流，氢离子在铜片上得到电子生成氢气，反应过程中产生了电能
电解质溶液
钢铁表面水膜中含有H＋和OH－，还溶有O2等气体
电极
负极
材料：Fe，电极反应：2Fe－4e－===2Fe2＋
正极
材料：C，电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
总反应
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2，进一步被氧化，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，Fe(OH)3易脱水生成铁锈(Fe2O3·xH2O)
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
探究原电池的构成与工作原理
原电池原理的应用
实验
装置
部分实验现象
a极质量减小，b极质量增大
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
知识点一 原电池工作原理
1．实验探究
2.原电池的概念
原电池是把化学能转变为电能的装置。原电池的反应本质是氧化还原反应。
3．原电池的工作原理
(1)分析下图并填空
原电池总反应式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。
(2)能量转化：化学能转变为电能。
(3)电子的移动方向：从负极流出，经导线流向正极。
(4)离子的移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。
4．原电池的构成条件
判断下列说法是否正确。(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)HCl＋NaOH===NaCl＋H2O是放热反应，可以设计成原电池。(×)
(2)将铜片和锌片用导线连接插入酒精中，电流表指针发生偏转。(×)
(3)在铜—锌—稀硫酸原电池中，电子由锌通过导线流向铜，再由铜通过电解质溶液到达锌。(×)
(4)原电池中阳离子向正极移动。(√)
(5)原电池中的负极反应一定是电极材料失电子。(×)
在铜锌原电池中，电子是怎样移动的？电子能否通过电解质溶液？如果不能，电流是如何形成的？
提示：由于金属锌比金属铜活泼，锌失去电子，电子通过导线流向铜片。电子不能通过电解质溶液。在稀硫酸中H＋移向铜片，SOeq \\al(2－,4)移向锌片，阴阳离子定向移动形成电流。
知识点二 原电池原理的应用
1．钢铁的电化学腐蚀
(1)电化学腐蚀
不纯的金属跟电解质溶液接触，发生原电池反应，较活泼的金属失去电子被氧化的腐蚀。
(2)钢铁的电化学腐蚀
2.金属活动性强弱的判断
由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验
(1)装置甲中负极的电极反应式是A－2e－===A2＋。
(2)装置乙中正极的电极反应式是Cu2＋＋2e－===Cu。
(3)四种金属活动性由强到弱的顺序是D>A>B>C。
判断下列说法是否正确。(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)为保护船体不被腐蚀，可以在船体外壳焊一些不活泼的铜块。(×)
(2)一般作原电池正极的金属较活泼。(×)
(3)钢铁在潮湿的空气里发生的腐蚀是电化学腐蚀。。(√)
(4)生活中用到的暖贴，就是以钢铁电化学腐蚀的原理制成的。(√)
(5)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁失去电子生成Fe3＋。(×)
锌与稀硫酸反应时，若滴几滴硫酸铜溶液，反应速率会加快，试分析其原因。
提示：滴加硫酸铜溶液后，会有少量锌与硫酸铜反应置换出铜，生成的铜与锌分别作为两个电极而形成原电池，从而加快锌与稀硫酸的反应。
1786年，意大利解剖学和医学教授伽伐尼在一次解剖青蛙的实验中意外发现，当用两种不同金属材质的解剖刀同时触碰青蛙腿时，蛙腿会发生痉挛。此后伽伐尼变换各种条件， 重复这个实验。最后他得出猜想：动物体内存在生物电流。当时很多人赞同这一猜想，但是化学家伏打却产生了疑惑：已死去的青蛙为何还会产生“生物电”？为什么蛙腿只有与铜制品和铁制品同时接触时才会抽动？为此，伏打把自己当成了青蛙，做起了实验：首先，他将一种金属放在自己的舌头上，没有太多感觉。接着，他将2 种金属制的弯棒， 一端放入嘴里， 另一端跟眼接触， 瞬间眼睛里有光亮的感觉。接下来他发现只要将2 种不同的金属相接触， 中间隔有湿纸、湿布等， 都有电流产生。
[问题1] 阅读上述材料，总结构成原电池的条件有哪些？
提示：具有活泼性不同的两个电极；两电极插入电解质溶液中；形成闭合回路；能自发地发生氧化还原反应。
[问题2] 下列装置中，哪些能构成原电池？其他不能构成原电池的原因是什么？
A B
C D
提示：装置D能构成原电池；装置A不能构成原电池，原因是酒精为非电解质；装置B不能构成原电池，原因是没有形成闭合回路；装置C不能构成原电池，原因是两个电极的金属活泼性相同。
[问题3] 铁制品和铜制品与蛙腿接触时，铁制品发生氧化反应还是还原反应？写出反应的电极反应式。
提示：铁制品与蛙腿接触时发生氧化反应。电极反应式为Fe－2e－=== Fe2＋。
[问题4] 原电池工作时，电子和离子分别怎样移动？
提示：电子是从负极经过导线移向正极；在原电池电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。
微点拨：(1)构成原电池的两电极材料不一定都是金属，正极材料可以为导电的非金属，例如石墨。两极材料可能参与反应，也可能不参与反应。
(2)两个活泼性不同的金属电极用导线连接，共同插入电解质溶液中不一定构成原电池，必须有一个能自发地发生氧化还原反应。
(3)在判断原电池正负极时，既要考虑金属活泼的强弱也要考虑电解质溶液的性质。如Mg—Al—HCl溶液构成的原电池中，负极为Mg；但是Mg—Al—NaOH溶液构成的原电池中，负极为Al，正极为Mg。
1．原电池的构成条件
(1)原电池反应必须是自发的氧化还原反应。
(2)具有活动性不同的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属)。
(3)两电极均插入电解质溶液中。
(4)电解质溶液、电极、导线形成闭合回路。
2．原电池正、负极的判断方法
1．下列装置中，能构成原电池的是( )
A．只有甲 B．只有乙
C．只有丙D．除乙均可以
C [甲装置不能形成闭合回路，乙装置两电极材料相同，丁装置酒精是非电解质，只有丙装置具备原电池的构成条件。]
2．关于原电池及其电极名称的下列叙述中正确的是( )
A．原电池的正极和负极必须是两种活动性不同的金属
B．正极上发生还原反应，一定产生气体
C．电子流出的一极为负极
D．阴离子在电解质溶液中向正极移动
C [构成原电池的正极和负极必须是两种活动性不同的电极，可以是两种不同金属，也可以是一种金属、一种非金属，A错；原电池中正极上发生还原反应，但不一定产生气体，B错；原电池中电子流出的一极为负极，电子由负极流向正极，C对；原电池放电时，电解质溶液中阴离子向负极移动，D错。]
如图，苹果插上两个不同电极可以构成原电池，那么怎样设计原电池呢？请完成下列讨论：
[问题1] NaOH＋HCl===NaCl＋H2O，这个反应能设计成原电池吗，为什么？CO2＋Ceq \(=====,\s\up10(高温))2CO能设计成吗？
提示：不能，因为它不是氧化还原反应。CO2＋Ceq \(=====,\s\up10(高温))2CO也不能，虽然它是氧化还原反应，但不是释放能量的氧化还原反应。
[问题2] Zn与H2SO4反应制H2时向溶液中加少量CuSO4后为什么反应速率加快？
提示：锌置换出铜构成原电池。
1．加快氧化还原反应的速率
(1)原理：原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互的干扰减小，使反应速率增大。
(2)实例：实验室用锌和稀硫酸反应制取氢气时，可滴入几滴硫酸铜溶液，形成原电池，加快反应速率。
2．比较金属活泼性强弱
(1)原理：一般原电池中，活泼金属作负极，发生氧化反应，不活泼金属作正极，发生还原反应。
(2)实例：有两种金属A和B，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到A极溶解，B极上有气泡产生。由原电池原理可知，金属活动性A＞B。
3．设计原电池
(1)依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(即电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。
(2)选择合适的材料
①电极材料：电极材料必须导电。负极材料一般选择较活泼的金属材料，或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料。
②电解质溶液：电解质溶液一般能与负极反应。
3．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：
由此可判断这四种金属的活动性顺序是( )
A．a＞b＞c＞dB．b＞c＞d＞a
C．d＞a＞b＞cD．a＞b＞d＞c
C [装置一是原电池，a极质量减小，说明a极金属易失去电子形成离子，故a极金属比b极金属活泼；装置二没有形成原电池，可知b比c活泼，且c位于金属活动性顺序表中氢的后面；装置三和四均形成原电池，易知d比c活泼，d比a活泼。因此四种金属的活动性顺序为d＞a＞b＞c，故选C。]
4．利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池。
(1)负极材料是________(写名称)，电极反应式为_______________________
________________________________________________________________。
(2)正极电极反应式为_____________________________________________。
(3)溶液中SOeq \\al(2－,4)向________极移动。
[解析] 该氧化还原反应中还原剂为Cu，故负极是铜，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，氧化剂是O2，故正极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，溶液中的SOeq \\al(2－,4)向负极移动。
[答案] (1)铜 Cu－2e－===Cu2＋ (2)O2＋4H＋＋4e－===2H2O (3)负
1．下列关于原电池的叙述正确的是( )
A．HCl＋NaOH===NaCl＋H2O反应可以设计成原电池
B．原电池是将化学能转变为电能的装置
C．在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原
D．原电池放电时，电流的方向是从负极到正极
B [A项，能构成原电池的条件是能自发地进行氧化还原反应，在反应过程中没有电子的转移，不是氧化还原反应，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，电子流出的一极是负极，该电极被氧化，错误；D项，原电池放电时，电流的方向是从正极到负极，错误。]
2．钢铁发生电化学腐蚀时，负极发生的反应是( )
A．2H＋＋2e－===H2↑ B．2H2O＋O2＋4e－===4OH－
C．Fe－2e－===Fe2＋D．4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
C [原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应，电子经导线传递到正极，则钢铁发生电化学腐蚀时，负极是铁，失去电子，发生的反应是Fe－2e－===Fe2＋。]
3．某兴趣小组设计的水果电池装置如图所示。该电池工作时，下列说法正确的是 ( )
A．铜片作负极
B．锌片发生还原反应
C．电子从铜片沿导线流向锌片
D．电子由锌片经导线流向铜片
D [根据金属活动性可以判断锌作负极，铜为正极，A错；锌作负极，负极上锌失电子发生氧化反应，B错；电子从负极锌沿导线流向正极铜，C错、D对。]
4．原电池原理的发现是储能和供能技术的巨大进步，是化学对人类的一项重大贡献。
(1)现有两个反应：A.NaOH＋HCl===NaCl＋H2O；B.Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，判断能否设计成原电池：A.________，B.________(填“能”或“不能”)。
(2)将纯锌片和纯铜片按如图方式插入100 mL相同浓度的稀硫酸中一段时间，回答下列问题：
①下列说法正确的是________(填字母)。
a．甲、乙均为化学能转变为电能的装置
b．乙中铜片上没有明显变化
c．甲中铜片质量减少，乙中锌片质量减少
d．两烧杯中的溶液中H＋浓度均减小
②在相同时间内，两烧杯中产生气泡的速率：甲________乙(填“>”“<”或“＝”)。
③请写出图中构成原电池的负极反应式：____________________。电池工作时，溶液中的SOeq \\al(2－,4)向________极移动；电池工作完成后，溶液中SOeq \\al(2－,4)浓度________(填“增大”“减小”或“不变”)。
[解析] (1)A不能设计成原电池，原电池要求能自发地发生氧化还原反应，A是复分解反应，故不能；B能；(2)①a项，甲形成了原电池，乙没有形成原电池，故甲是化学能转化为电能的装置，乙不是，错误；b项，乙不是原电池，铜与稀硫酸不反应，正确；c项，甲中锌作负极，质量减少，错误；d项，甲烧杯中形成原电池，锌作负极，溶液中c(H＋)减小，乙烧杯中锌直接与稀硫酸反应，c(H＋)减小，正确。②形成原电池反应速率加快，故反应速率甲>乙。③负极失电子，反应式为Zn－2e－===Zn2＋，原电池中阴离子向负极移动，即向锌极移动，硫酸根离子不参与氧化还原反应，故离子浓度不变。
[答案] (1)不能 能 (2)①bd ②> ③Zn－2e－===Zn2＋ 负 不变学 习
任 务
1.通过实验探究认识化学能转化为电能的原理。
2.从电子转移的角度理解化学能向电能转化的本质及原电池的构成条件，发展证据推理与模型认知的核心素养。
3.形成化学有助于提高人类生活质量的观念。
实验装置
实验现象
实验结论
锌片：逐渐溶解，有气泡产生
铜片：没有变化
锌与稀硫酸反应生成氢气，铜与稀硫酸
不反应
锌片：逐渐溶解，有气泡产生
铜片：没有变化
锌与稀硫酸反应生成氢气，铜与稀硫酸不反应
锌片：逐渐溶解
铜片：有气泡产生
锌失去电子，变为锌离子进入溶液，氢离子在铜片上得到电子生成氢气
锌片：逐渐溶解
铜片：有气泡产生
电流计：指针发生偏转
锌失去电子，变为锌离子，电子经过导线流向铜片，产生电流，氢离子在铜片上得到电子生成氢气，反应过程中产生了电能
电解质溶液
钢铁表面水膜中含有H＋和OH－，还溶有O2等气体
电极
负极
材料：Fe，电极反应：2Fe－4e－===2Fe2＋
正极
材料：C，电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
总反应
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2，进一步被氧化，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，Fe(OH)3易脱水生成铁锈(Fe2O3·xH2O)
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
探究原电池的构成与工作原理
原电池原理的应用
实验
装置
部分实验现象
a极质量减小，b极质量增大
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
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