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鲁科版 (2019)选择性必修1第1章 化学反应与能量转化第2节 化学能转化为电能——电池第1课时学案设计
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eq \a\vs4\al(原电池的工作原理)
[实验] 设计实验将锌与CuSO4溶液的反应所释放的能量转化为电能。
(1)实验装置
(2)实验现象
(3)电极材料及电极反应
[问题探讨]
1．原电池装置中，盐桥中的材料是什么？盐桥中离子移动的方向是什么？
提示：盐桥中通常装有琼脂凝胶，内含氯化钾或硝酸铵；其中的Cl－(或NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) )移向负极(ZnSO4溶液)，K＋(或NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) )移向正极(CuSO4溶液)。
2．原电池装置中，盐桥的作用是什么？
提示：①形成闭合回路，传导电流；②保持溶液中电荷守恒，使电池反应能持续发生。
3．(a)(b)两原电池中哪个工作效率高？为什么？
提示：(b)电池工作效率高，(a)电池中锌片和硫酸铜电解质溶液直接接触，少量锌会与硫酸铜直接反应，部分化学能转化为热能或其他形式的能量而损耗，降低工作效率。装置(b)使原电池中的氧化剂和还原剂近乎完全隔离，并在不同的区域之间实现了电子的定向移动，能避免能量损耗。
1．原电池的工作原理
(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)三个“流向”：①电子流向：负极→正极；②电流方向：正极→负极；③离子流向：阳离子→正极；阴离子→负极。
外电路中由电子的定向移动产生电流，而电解质溶液内部只有离子的定向移动，没有电子的移动。
2．原电池的构成条件
1．下列装置中，检流计指针不能发生偏转的是( )
解析：选A 锌插入氯化铜溶液中，锌置换出铜，电子不经过导线，没有电流产生，则检流计指针不发生偏转，故A选；可形成原电池反应，镁为负极，铝为正极，检流计指针发生偏转，故B不选；可形成原电池反应，锌为负极，铜为正极，检流计指针发生偏转，故C不选；可形成原电池反应，锌为负极，铜为正极，电流表指针发生偏转，故D不选。
2．下列有关图甲和图乙的叙述不正确的是( )
A.均发生了化学能转化为电能的过程
B.Zn和Cu既是电极材料又是反应物
C.工作过程中，电子均由Zn经导线流向Cu
D.相同条件下，图乙比图甲的能量利用效率高
解析：选B 两个装置都为原电池装置，均发生化学能转化成电能的过程，正确；根据原电池的工作原理知，锌比铜活泼，锌做负极，铜做正极，铜本身不是反应物，错误；锌做负极，铜做正极，电子从负极经外电路流向正极，正确；图乙中装置产生的电流在一段时间内变化不大，但图甲中装置产生的电流在较短时间内就会衰减，正确。
eq \a\vs4\al(原电池原理的应用)
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 eq \a\vs4\al(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
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)正、负极材料的选择：根据氧化还原关系找出正、负极材料，一般选择活泼性较强的金属作为负极，活泼性较弱的金属或可导电的非金属(如石墨等)作为正极。
(3)电解质溶液的选择：电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如溶解于溶液中的空气)。但如果设计含有盐桥的原电池，则两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子，如在CuZn构成的原电池中，负极Zn浸泡在含有Zn2＋的电解质溶液中，而正极Cu浸泡在含有Cu2＋的电解质溶液中。
[名师点拨] 设计原电池的方法思路
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：
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 由第一个装置的a极质量减小，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，知金属活动性：d>a。
2．下列方法可以加快铁和稀硫酸的反应速率的是( )
A．加入少量ZnCl2固体 B．加入少量CuSO4固体
C．加入少量水 D．用98%的浓硫酸代替稀硫酸
解析：选B 加入少量ZnCl2固体不会改变反应物的浓度，不会改变反应速率，选项A错误；加入少量CuSO4固体，会发生反应置换出铜，形成原电池，可以使反应速率加快，选项B正确；加水，溶液体积增大，反应物浓度降低，反应速率减小，选项C错误；铁在浓H2SO4中发生钝化，选项D错误。
3．(1)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。
请回答下列问题：
①反应开始时，乙中石墨电极上发生________(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应为____________________。甲中石墨电极上发生________(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应为________________________________________________________________。
②电流表读数为0时，反应达到平衡状态，此时在甲中加入FeCl2固体，则乙中的石墨做________(填“正”或“负”)极，该电极的电极反应为________________。
(2)利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极的电极反应为__________________________________________________。
解析：(1)根据反应：2Fe3＋＋2I－⇌2Fe2＋＋I2，原电池装置中，负极：2I－－2e－===I2，发生氧化反应。正极：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，发生还原反应。①反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应；②当电流表读数为0时反应已达到平衡，此时，在甲中加入FeCl2固体，反应2Fe3＋＋2I－⇌2Fe2＋＋I2平衡向左移动。因此，乙中石墨做正极，电极反应为I2＋2e－===2I－；甲中石墨做负极，电极反应为2Fe2＋－2e－===2Fe3＋。(2)Cu做负极，O2在正极上得电子，电极反应：O2＋4e－＋4H＋===2H2O。
答案：(1)①氧化 2I－－2e－===I2 还原 2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
②正 I2＋2e－===2I－
(2)O2＋4e－＋4H＋===2H2O
eq \a\vs4\al(探究与创新能力)
相同电极材料、不同电解质溶液的电池反应的比较：
1．甲、乙两原电池中Al电极都是正极吗？各有什么现象呢？
提示：(1)甲池中Al做正极，Al表面产生气泡。
(2)乙池中Al做负极，Al逐渐溶解。
2．请写出甲、乙两池内发生的电池反应及Al电极的反应。
提示：(1)甲池反应：Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑；Al电极：2H＋＋2e－===H2↑。
(2)乙池反应：2Al＋2OH－＋6H2O===3H2↑＋2[Al(OH)4]－；Al电极：Al－3e－＋4OH－===[Al(OH)4]－。
3．判断原电池正、负极的最根本依据是什么？
提示：原电池原理从本质讲是氧化还原反应，故判断正、负极的根本依据：发生氧化反应(失去电子)的一极是负极；发生还原反应(得到电子)的一极是正极。
原电池的电极类型不仅跟电极材料有关，还与电解质溶液的性质有关。活泼金属一般做负极，但不是活泼金属一定做负极，如Mg－Al－稀硫酸构成的原电池中，Mg为负极，而在Mg－Al－NaOH溶液构成的原电池中，Al为负极，因为Al可与NaOH溶液反应，而Mg与NaOH溶液不反应。
1．如图所示装置可构成原电池。
试回答下列问题：
(1)电解质溶液为浓硝酸时，灯泡________(填“亮”或“不亮”；填“亮”做a，填“不亮”做b)。
a．若灯泡亮，则Mg电极上发生的反应为_______________________________________
________________________。
b．若灯泡不亮，则理由为______________________________________________________。
(2)电解质溶液为NaOH溶液时，灯泡________(填“亮”或“不亮”；填“亮”做a，填“不亮”做b)。
a．若灯泡亮，则Mg电极上发生的反应为______________________；Al电极上发生的反应为___________________________________________________________。
b．若灯泡不亮，则理由为_________________________________________________。
解析：灯泡是否亮取决于该装置中是否有电流通过，即该装置是否能构成原电池。若能构成原电池，则灯泡亮；否则，灯泡不亮。Mg－Al－浓硝酸构成的原电池中，Mg与浓硝酸反应，Al遇浓硝酸发生钝化，所以Mg电极为负极；但Mg－Al－NaOH溶液构成的原电池中，Al与NaOH溶液反应，Mg与NaOH溶液不反应，所以Al电极为负极。
答案：(1)亮 Mg－2e－===Mg2＋
(2)亮 6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－ 2Al＋8OH－－6e－===2[Al(OH)4]－
2.如图所示，烧杯内盛有浓硝酸，在烧杯中放入用铜线相连的铁、铅两个电极，甲、乙两同学在确定电池的正、负极时发生了争执，甲认为Fe比Pb活泼，Fe应为负极；乙认为Fe在浓硝酸中钝化，Pb应为负极。
(1)丙同学认为将浓硝酸换成另一种溶液，根据检流计指针偏转的情况可判断甲与乙谁的观点对。则换成的另一种溶液可以是________，若指针偏转方向与浓硝酸做电解液时的偏转方向________(填“相同”或“不相同”)，则证明甲同学的观点对。
(2)若在Fe、Pb足量的情况下，观察到后来检流计指针反方向偏转，该现象支持_____(填“甲”或“乙”)同学的观
点，检流计指针反方向偏转的原因是_________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：已知对比实验中原电池的正、负极，将对比实验中检流计指针的偏转方向与图示原电池中检流计指针的偏转方向对照，来确定图示原电池的正、负极。若证明甲同学的观点正确，则需将浓硝酸换成能与铁和铅都反应的酸溶液，但不能使铁发生钝化，因此该酸溶液可以是稀硫酸或稀盐酸。
答案：(1)稀硫酸或稀盐酸(合理即可) 相同
(2)乙 开始时，Pb做负极失电子，电子经导线流向Fe极；随着反应的进行，浓硝酸变成稀硝酸，Fe做负极失电子，电子经导线流向Pb极
[分级训练·课课过关]______________________________________________ __________
1．下列叙述正确的是( )
①原电池是把化学能转化成电能的一种装置
②原电池的正极发生氧化反应，负极发生还原反应
③不能自发进行的氧化还原反应，通过原电池的装置均可实现
④碳棒不能用来做原电池的正极
⑤反应Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋能以原电池的形式来实现
A．①⑤ B．①④⑤
C．②③④ D．②⑤
解析：选A ①原电池是把化学能转化成电能的装置，故正确；②根据原电池的工作原理，负极上失去电子，发生氧化反应，正极上得电子，发生还原反应，故错误；③原电池的构成条件之一是自发发生氧化还原反应，故错误；④碳棒能导电，可以做正极，故错误；⑤可以让铜做负极，正极是石墨，电解质溶液为硝酸银溶液，组成原电池，故正确。
2．铜锌原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是( )
A．正极反应为Zn－2e－===Zn2＋
B．电池反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
C．在外电路中，电子从正极流向负极
D．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液
解析：选B 电池的正极得电子，A选项错误；结合该电池的装置图可知，该过程中的氧化还原反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，B选项正确；外电路中，电子从负极流向正极，C选项错误；左烧杯中由于Zn失去电子形成Zn2＋，使得该烧杯中阳离子增加，为维持电中性，K＋应该通过盐桥流向CuSO4所在的右烧杯中，D选项错误。
3．在理论上不能用于设计原电池的化学反应是( )
A．H2SO4(aq)＋BaCl2(aq)===BaSO4(s)＋2HCl(aq)
ΔH<0
B．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)
ΔH<0
C．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s)
ΔH<0
D．3Cu(s)＋8HNO3(aq)===3Cu(NO3)2(aq)＋2NO(g)＋4H2O(l) ΔH<0
解析：选A 属于复分解反应，不是氧化还原反应，不能用于设计原电池，A项符合题意；B、C、D均属于自发的氧化还原反应，均能设计成原电池。
4．将铜片和银片用导线连接插入硝酸银溶液中，当线路中有0.2 ml的电子发生转移时，负极质量的变化是( )
A．增加6.4 g B．增加2.16 g
C．减轻6.4 g D．减轻2.16 g
解析：选C 构成的原电池中负极是铜单质，其失去电子变成铜离子进入溶液，1 ml铜失去2 ml电子，所以当线路中有0.2 ml电子发生转移时，负极有 0.1 ml铜失去电子变成Cu2＋进入溶液，质量减轻 6.4 g。
5．依据氧化还原反应Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag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)银电极的电极反应是______________________________________________；
X电极的电极反应是________________________________________________________。
(3)外电路中的电子是从________极流向________极。
(4)该原电池的正极是____________，还可以选用__________________等材料。
(5)如果将装置图中的两个烧杯换成一个烧杯，是否还需要硫酸铜溶液？________(填“需要”或“不需要”)。
解析：原电池中负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应，盐桥起到形成闭合回路、平衡电荷的作用。由总反应方程式可知电极X的材料是Cu，发生氧化反应，电解质溶液Y是可溶性银盐溶液，常用AgNO3溶液。电极反应如下，负极：Cu－2e－===Cu2＋，正极：2Ag＋＋2e－===2Ag，电子由负极(Cu)流出，经外电路流向正极(Ag)。
答案：(1)铜 硝酸银溶液 (2)2Ag＋＋2e－===2Ag Cu－2e－===Cu2＋ (3)负(或铜) 正(或银) (4)银 铂、石墨 (5)不需要
明课程标准
扣核心素养
1.掌握原电池原理，提高对原电池本质的认识。
2．认识化学能转化成电能的实际意义及其重要应用。
1.宏观辨识与微观探析：能从宏观与微观相结合的角度认识原电池原理。
2．证据推理与模型认知：基于证据推理，建立对原电池装置的系统分析的思维模型，并能解决相关问题。
检流计指针
电极表面变化情况
(a)
发生偏转
锌片质量减少，铜片质量增加
(b)
发生偏转
锌片质量减少，铜片质量增加
负极
正极
电极材料
锌片
铜片
电极反应
Zn－2e－===Zn2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
反应类型
氧化反应
还原反应
电池反应
Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋
电子流向
由eq \a\vs4\al(锌)极通过导线流向eq \a\vs4\al(铜)极
离子移向
阳离子移向eq \a\vs4\al(正)极，阴离子移向eq \a\vs4\al(负)极
盐桥作用
构成闭合回路，使离子通过，传导电流
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
eq \a\vs4\al(原电池的工作原理)
[实验] 设计实验将锌与CuSO4溶液的反应所释放的能量转化为电能。
(1)实验装置
(2)实验现象
(3)电极材料及电极反应
[问题探讨]
1．原电池装置中，盐桥中的材料是什么？盐桥中离子移动的方向是什么？
提示：盐桥中通常装有琼脂凝胶，内含氯化钾或硝酸铵；其中的Cl－(或NO eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(3)) )移向负极(ZnSO4溶液)，K＋(或NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) )移向正极(CuSO4溶液)。
2．原电池装置中，盐桥的作用是什么？
提示：①形成闭合回路，传导电流；②保持溶液中电荷守恒，使电池反应能持续发生。
3．(a)(b)两原电池中哪个工作效率高？为什么？
提示：(b)电池工作效率高，(a)电池中锌片和硫酸铜电解质溶液直接接触，少量锌会与硫酸铜直接反应，部分化学能转化为热能或其他形式的能量而损耗，降低工作效率。装置(b)使原电池中的氧化剂和还原剂近乎完全隔离，并在不同的区域之间实现了电子的定向移动，能避免能量损耗。
1．原电池的工作原理
(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)三个“流向”：①电子流向：负极→正极；②电流方向：正极→负极；③离子流向：阳离子→正极；阴离子→负极。
外电路中由电子的定向移动产生电流，而电解质溶液内部只有离子的定向移动，没有电子的移动。
2．原电池的构成条件
1．下列装置中，检流计指针不能发生偏转的是( )
解析：选A 锌插入氯化铜溶液中，锌置换出铜，电子不经过导线，没有电流产生，则检流计指针不发生偏转，故A选；可形成原电池反应，镁为负极，铝为正极，检流计指针发生偏转，故B不选；可形成原电池反应，锌为负极，铜为正极，检流计指针发生偏转，故C不选；可形成原电池反应，锌为负极，铜为正极，电流表指针发生偏转，故D不选。
2．下列有关图甲和图乙的叙述不正确的是( )
A.均发生了化学能转化为电能的过程
B.Zn和Cu既是电极材料又是反应物
C.工作过程中，电子均由Zn经导线流向Cu
D.相同条件下，图乙比图甲的能量利用效率高
解析：选B 两个装置都为原电池装置，均发生化学能转化成电能的过程，正确；根据原电池的工作原理知，锌比铜活泼，锌做负极，铜做正极，铜本身不是反应物，错误；锌做负极，铜做正极，电子从负极经外电路流向正极，正确；图乙中装置产生的电流在一段时间内变化不大，但图甲中装置产生的电流在较短时间内就会衰减，正确。
eq \a\vs4\al(原电池原理的应用)
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 eq \a\vs4\al(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
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)正、负极材料的选择：根据氧化还原关系找出正、负极材料，一般选择活泼性较强的金属作为负极，活泼性较弱的金属或可导电的非金属(如石墨等)作为正极。
(3)电解质溶液的选择：电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如溶解于溶液中的空气)。但如果设计含有盐桥的原电池，则两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子，如在CuZn构成的原电池中，负极Zn浸泡在含有Zn2＋的电解质溶液中，而正极Cu浸泡在含有Cu2＋的电解质溶液中。
[名师点拨] 设计原电池的方法思路
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：
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 由第一个装置的a极质量减小，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，知金属活动性：d>a。
2．下列方法可以加快铁和稀硫酸的反应速率的是( )
A．加入少量ZnCl2固体 B．加入少量CuSO4固体
C．加入少量水 D．用98%的浓硫酸代替稀硫酸
解析：选B 加入少量ZnCl2固体不会改变反应物的浓度，不会改变反应速率，选项A错误；加入少量CuSO4固体，会发生反应置换出铜，形成原电池，可以使反应速率加快，选项B正确；加水，溶液体积增大，反应物浓度降低，反应速率减小，选项C错误；铁在浓H2SO4中发生钝化，选项D错误。
3．(1)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。
请回答下列问题：
①反应开始时，乙中石墨电极上发生________(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应为____________________。甲中石墨电极上发生________(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应为________________________________________________________________。
②电流表读数为0时，反应达到平衡状态，此时在甲中加入FeCl2固体，则乙中的石墨做________(填“正”或“负”)极，该电极的电极反应为________________。
(2)利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极的电极反应为__________________________________________________。
解析：(1)根据反应：2Fe3＋＋2I－⇌2Fe2＋＋I2，原电池装置中，负极：2I－－2e－===I2，发生氧化反应。正极：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，发生还原反应。①反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应；②当电流表读数为0时反应已达到平衡，此时，在甲中加入FeCl2固体，反应2Fe3＋＋2I－⇌2Fe2＋＋I2平衡向左移动。因此，乙中石墨做正极，电极反应为I2＋2e－===2I－；甲中石墨做负极，电极反应为2Fe2＋－2e－===2Fe3＋。(2)Cu做负极，O2在正极上得电子，电极反应：O2＋4e－＋4H＋===2H2O。
答案：(1)①氧化 2I－－2e－===I2 还原 2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
②正 I2＋2e－===2I－
(2)O2＋4e－＋4H＋===2H2O
eq \a\vs4\al(探究与创新能力)
相同电极材料、不同电解质溶液的电池反应的比较：
1．甲、乙两原电池中Al电极都是正极吗？各有什么现象呢？
提示：(1)甲池中Al做正极，Al表面产生气泡。
(2)乙池中Al做负极，Al逐渐溶解。
2．请写出甲、乙两池内发生的电池反应及Al电极的反应。
提示：(1)甲池反应：Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑；Al电极：2H＋＋2e－===H2↑。
(2)乙池反应：2Al＋2OH－＋6H2O===3H2↑＋2[Al(OH)4]－；Al电极：Al－3e－＋4OH－===[Al(OH)4]－。
3．判断原电池正、负极的最根本依据是什么？
提示：原电池原理从本质讲是氧化还原反应，故判断正、负极的根本依据：发生氧化反应(失去电子)的一极是负极；发生还原反应(得到电子)的一极是正极。
原电池的电极类型不仅跟电极材料有关，还与电解质溶液的性质有关。活泼金属一般做负极，但不是活泼金属一定做负极，如Mg－Al－稀硫酸构成的原电池中，Mg为负极，而在Mg－Al－NaOH溶液构成的原电池中，Al为负极，因为Al可与NaOH溶液反应，而Mg与NaOH溶液不反应。
1．如图所示装置可构成原电池。
试回答下列问题：
(1)电解质溶液为浓硝酸时，灯泡________(填“亮”或“不亮”；填“亮”做a，填“不亮”做b)。
a．若灯泡亮，则Mg电极上发生的反应为_______________________________________
________________________。
b．若灯泡不亮，则理由为______________________________________________________。
(2)电解质溶液为NaOH溶液时，灯泡________(填“亮”或“不亮”；填“亮”做a，填“不亮”做b)。
a．若灯泡亮，则Mg电极上发生的反应为______________________；Al电极上发生的反应为___________________________________________________________。
b．若灯泡不亮，则理由为_________________________________________________。
解析：灯泡是否亮取决于该装置中是否有电流通过，即该装置是否能构成原电池。若能构成原电池，则灯泡亮；否则，灯泡不亮。Mg－Al－浓硝酸构成的原电池中，Mg与浓硝酸反应，Al遇浓硝酸发生钝化，所以Mg电极为负极；但Mg－Al－NaOH溶液构成的原电池中，Al与NaOH溶液反应，Mg与NaOH溶液不反应，所以Al电极为负极。
答案：(1)亮 Mg－2e－===Mg2＋
(2)亮 6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－ 2Al＋8OH－－6e－===2[Al(OH)4]－
2.如图所示，烧杯内盛有浓硝酸，在烧杯中放入用铜线相连的铁、铅两个电极，甲、乙两同学在确定电池的正、负极时发生了争执，甲认为Fe比Pb活泼，Fe应为负极；乙认为Fe在浓硝酸中钝化，Pb应为负极。
(1)丙同学认为将浓硝酸换成另一种溶液，根据检流计指针偏转的情况可判断甲与乙谁的观点对。则换成的另一种溶液可以是________，若指针偏转方向与浓硝酸做电解液时的偏转方向________(填“相同”或“不相同”)，则证明甲同学的观点对。
(2)若在Fe、Pb足量的情况下，观察到后来检流计指针反方向偏转，该现象支持_____(填“甲”或“乙”)同学的观
点，检流计指针反方向偏转的原因是_________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：已知对比实验中原电池的正、负极，将对比实验中检流计指针的偏转方向与图示原电池中检流计指针的偏转方向对照，来确定图示原电池的正、负极。若证明甲同学的观点正确，则需将浓硝酸换成能与铁和铅都反应的酸溶液，但不能使铁发生钝化，因此该酸溶液可以是稀硫酸或稀盐酸。
答案：(1)稀硫酸或稀盐酸(合理即可) 相同
(2)乙 开始时，Pb做负极失电子，电子经导线流向Fe极；随着反应的进行，浓硝酸变成稀硝酸，Fe做负极失电子，电子经导线流向Pb极
[分级训练·课课过关]______________________________________________ __________
1．下列叙述正确的是( )
①原电池是把化学能转化成电能的一种装置
②原电池的正极发生氧化反应，负极发生还原反应
③不能自发进行的氧化还原反应，通过原电池的装置均可实现
④碳棒不能用来做原电池的正极
⑤反应Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋能以原电池的形式来实现
A．①⑤ B．①④⑤
C．②③④ D．②⑤
解析：选A ①原电池是把化学能转化成电能的装置，故正确；②根据原电池的工作原理，负极上失去电子，发生氧化反应，正极上得电子，发生还原反应，故错误；③原电池的构成条件之一是自发发生氧化还原反应，故错误；④碳棒能导电，可以做正极，故错误；⑤可以让铜做负极，正极是石墨，电解质溶液为硝酸银溶液，组成原电池，故正确。
2．铜锌原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是( )
A．正极反应为Zn－2e－===Zn2＋
B．电池反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
C．在外电路中，电子从正极流向负极
D．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液
解析：选B 电池的正极得电子，A选项错误；结合该电池的装置图可知，该过程中的氧化还原反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，B选项正确；外电路中，电子从负极流向正极，C选项错误；左烧杯中由于Zn失去电子形成Zn2＋，使得该烧杯中阳离子增加，为维持电中性，K＋应该通过盐桥流向CuSO4所在的右烧杯中，D选项错误。
3．在理论上不能用于设计原电池的化学反应是( )
A．H2SO4(aq)＋BaCl2(aq)===BaSO4(s)＋2HCl(aq)
ΔH<0
B．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)
ΔH<0
C．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s)
ΔH<0
D．3Cu(s)＋8HNO3(aq)===3Cu(NO3)2(aq)＋2NO(g)＋4H2O(l) ΔH<0
解析：选A 属于复分解反应，不是氧化还原反应，不能用于设计原电池，A项符合题意；B、C、D均属于自发的氧化还原反应，均能设计成原电池。
4．将铜片和银片用导线连接插入硝酸银溶液中，当线路中有0.2 ml的电子发生转移时，负极质量的变化是( )
A．增加6.4 g B．增加2.16 g
C．减轻6.4 g D．减轻2.16 g
解析：选C 构成的原电池中负极是铜单质，其失去电子变成铜离子进入溶液，1 ml铜失去2 ml电子，所以当线路中有0.2 ml电子发生转移时，负极有 0.1 ml铜失去电子变成Cu2＋进入溶液，质量减轻 6.4 g。
5．依据氧化还原反应Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag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)银电极的电极反应是______________________________________________；
X电极的电极反应是________________________________________________________。
(3)外电路中的电子是从________极流向________极。
(4)该原电池的正极是____________，还可以选用__________________等材料。
(5)如果将装置图中的两个烧杯换成一个烧杯，是否还需要硫酸铜溶液？________(填“需要”或“不需要”)。
解析：原电池中负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应，盐桥起到形成闭合回路、平衡电荷的作用。由总反应方程式可知电极X的材料是Cu，发生氧化反应，电解质溶液Y是可溶性银盐溶液，常用AgNO3溶液。电极反应如下，负极：Cu－2e－===Cu2＋，正极：2Ag＋＋2e－===2Ag，电子由负极(Cu)流出，经外电路流向正极(Ag)。
答案：(1)铜 硝酸银溶液 (2)2Ag＋＋2e－===2Ag Cu－2e－===Cu2＋ (3)负(或铜) 正(或银) (4)银 铂、石墨 (5)不需要
明课程标准
扣核心素养
1.掌握原电池原理，提高对原电池本质的认识。
2．认识化学能转化成电能的实际意义及其重要应用。
1.宏观辨识与微观探析：能从宏观与微观相结合的角度认识原电池原理。
2．证据推理与模型认知：基于证据推理，建立对原电池装置的系统分析的思维模型，并能解决相关问题。
检流计指针
电极表面变化情况
(a)
发生偏转
锌片质量减少，铜片质量增加
(b)
发生偏转
锌片质量减少，铜片质量增加
负极
正极
电极材料
锌片
铜片
电极反应
Zn－2e－===Zn2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
反应类型
氧化反应
还原反应
电池反应
Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋
电子流向
由eq \a\vs4\al(锌)极通过导线流向eq \a\vs4\al(铜)极
离子移向
阳离子移向eq \a\vs4\al(正)极，阴离子移向eq \a\vs4\al(负)极
盐桥作用
构成闭合回路，使离子通过，传导电流
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
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