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人教版 (2019)必修 第二册第六章 化学反应与能量第一节 化学反应与能量变化课时训练
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5 化学能与电能
【知识导图】
【重难点精讲】
一、原电池的工作原理
1、原电池的定义：将化学能转变为电能的装置叫做原电池。
2、原电池的工作原理
（1）实验
实验1、如下图，把一锌片和一铜片插入稀H2SO4中。
现象：Zn片上有气泡出现。
反应：Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑。Zn失电子生成Zn2+， H＋得电子生成H2。
实验2、把上图中的Zn、Cu用一导线连接起来，中间接一电流计G。
现象：Zn片逐渐溶解，Cu片上有气泡出现，电流计G指针发生偏转。
结论：Zn反应生成Zn2+而溶解，Cu片上有H2产生，有电流产生。
该实验中，产生了电流，就构成了原电池。
归纳总结：
电极材料
电极名称
电子转移
电极反应式
反应类型
锌
负极
电子流出
Zn－2e－===Zn2＋
氧化反应
铜
正极
电子流入
2H＋＋2e－===H2↑
还原反应
总离子反应式
Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑
注：原电池工作原理相当于将氧化还原反应中电子通过用电器转移，产生电能，因此原电池的作用为将化学能转化成电能。
(2)电子的流向：电子由负极经导线流向正极。反应本质：原电池反应的本质是氧化还原反应。
二、原电池的组成条件
组成原电池必须具备三个条件：
（1）提供两个活泼性不同的电极，分别作负极和正极。
注：a、负极：活泼性强的金属，该金属失电子，发生氧化反应。
b、正极：活泼性弱的金属或非金属(常用碳棒、石墨)，该电极上得电子，发生还原反应。
c、得失电子的反应为电极反应，上述原电池中的电极反应为：
负极：Zn－2e－＝Zn2+ 正极：2H＋＋2e－＝H2↑，总反应：Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑
（2）两个电极必须直接和电解质溶液接触，电解质溶液中阴离子向负极方向移动，阳离子向正极方向移动，阴阳离子定向移动成内电路。
注：电源内部电解质溶液中，阳离子移动的方向即是电流的方向，所以阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。
（3）必须有导线将两电极连接，形成闭合通路。
注：形成闭合回路需三个条件：①电解质溶液；②两电极直接或间接接触；③两电极插入电解质溶液中。
三、原电池的正、负极的判断方法
原电池中正负极的判断方法如下：
（1）根据电极材料：较活泼的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。
（2）根据电流方向或电子流动方向：电流是由正极流向负极的，电子是由负极流向正极的。
（3）根据离子移动方向：阳离子移向正极，阴离子移向负极。
（4）根据电极反应类型：发生氧化反应的为负极，发生还原反应的为正极。
（5）根据电极上反应现象：如电极粗细的变化、质量的变化、是否有气泡产生等。
注：在判断电流方向时，要注意电源的内电路和外电路的电流方向的不同：在电源的外电路电流由正极流向负极，在电源的内电路电流由负极流向正极。
四、原电池电极反应式的书写
书写电极反应式时需掌握以下要点：
（1）需标出正负极及电极材料。
（2）遵循三大守恒（电子得失守恒、质量守恒、电荷守恒）。
（3）电池的电极反应书写要满足所处的电解质溶液的酸碱性环境。例如在氢氧燃料电池的电极反应书写中，在碱性环境中O2得电子后的产物写OH-比写H2O更合适，在传导O2-的固体电解质中，O2得电子后的产物写O2-比写OH-更合适。
（4）电池的电极反应式可以直接写，也可以将总电池反应减去某一极反应得到另一极反应。减的时候要注意不要在负（正）极出现正（负）极得（失）电子的物质。
以氢氧燃料电池为例：
方法一：直接写。
负极电极反应式书写：
酸性介质中：H2失电子为负极，产物写成H+就可以。负极：2H2-4e-=4H+
碱性介质中：H2失电子的产物写成H+就不合适了，写成H2O更合适，根据电荷守恒，左边补OH-。负极：2H2-4e-+4OH-=4H2O
正极电极反应式书写：
酸性介质中：O2得电子，根据电荷守恒再补4H+，产物写成H2O：
正极：O2+4H++4e-=2H2O
碱性介质中：O2得电子，产物写成OH-更合适，根据元素守恒，左边以H2O来补。正极：O2+2H2O+4e-=4OH-
方法二：用总反应。
总反应：2H2+O2=2H2O 减去负极反应：2H2-4e-=4H+，将负极中失电子的H2抵消掉，可得酸性条件下的正极反应。
注：
①书写的原则是：按照负极发生氧化反应、正极发生还原反应的规律，正确判断出两极物质反应生成的产物，然后结合电解质溶液所能提供的离子，结合质量守恒定律、电荷守恒配平各电极式，两电极反应式相加则得总反应式。结合具体的情况，我们可以概括为以下两种情况：a.根据两个电极反应式，写出总反应式，使两个电极式得失电子数相等后，将两式相加，消去相同的部分。若电解质为弱电解质，在相加时应把离子改为相应的弱电解质。b.根据总反应式，写电极反应式一般分四个步骤：列物质，标得失；选离子，配电荷；配个数，巧用水；两式加，验总式。
②写电极反应式时应注意：
a.两极得失电子数相等。
b.电极反应式常用“”，不用“”。
c.电极反应式中若有气体生成，需加“↑”；若有固体生成，一般不标“↓”。
五、原电池原理的应用
1.作化学电源。
人们利用原电池原理，将化学能直接转化为电能，制作了多种电池，如干电池、蓄电池、充电电池、高能燃料电池等，以满足不同的需要。
2.比较金属的活动性。
原电池中，一般活动性强的金属为负极，活动性弱的金属为正极。例如，有两种金属A和B，用导线连接后插入到稀硫酸中，观察到A极溶解，B极上有气泡产生，由原电池原理可知，A为负极，B为正极，金属活动性A＞B。
3.加快氧化还原反应速率。
实验室用Zn和稀H2SO4（或稀HCl）反应制H2，常用粗锌，它产生H2的速率快，原因是粗锌中的杂质和锌、稀H2SO4的溶液形成原电池，加快了锌的腐蚀，使产生H2的速率加快。如果用纯锌，可以在稀H2SO4溶液中加入少量的CuSO4溶液，也同样会加快产生H2的速率，原因是Cu2++Zn=Cu+Zn2+，生成的Cu和Zn在稀H2SO4溶液中形成原电池，加快了锌的腐蚀，产生H2的速率加快。
注：原电池为什么能加快化学反应速率？
以Fe与稀H2SO4溶液的反应为例说明。如下图所示：
甲中，Fe失去e－，变为Fe2+，Fe2+进入溶液，排斥了Fe片周围的H+，H+欲得电子须突破Fe2+形成的屏障，因而受到阻碍。乙中，Fe失去e－，e－转移到Cu片上，Cu片一侧没有Fe2+屏障，H+得e－不受阻碍，故其化学反应速率较快。
4.设计原电池
从理论上说，任何一个氧化还原反应都可以设计成原电池。
例如，利用Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2的氧化还原反应设计原电池，由反应式可知：
Cu失去电子作负极，FeCl3（Fe3+）在正极上得到电子，且作电解质溶液，正极为活泼
性比Cu弱的金属或导电的非金属等。如图该原电池的电极反应式为：
负极（Cu）：CuCu2++2e—（氧化反应）
正极（C）：2Fe3++2e—2Fe2+（还原反应）
5.金属防腐蚀。
金属腐蚀是指金属或合金与周围接触到的气体或液体发生化学反应，使金属失去电子变为阳离子而损耗的过程。在金属腐蚀中，把不纯的金属跟电解质溶液接触时形成的原电池反应发生的腐蚀称为电化学腐蚀（区别于一般的化学腐蚀）。如钢铁的电化学腐蚀：在潮湿的空气中，钢铁表面吸附一层薄薄的水膜，里面溶解了氧气、CO2，含有少量的H+和OH-，形成电解质溶液。它跟钢铁里的铁和少量的碳形成无数个微小的原电池。铁作负极，碳作正极：
负极：2Fe-4e-=2Fe2+
正极：O2+4e-+2H2O=4OH-
电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因。
六、常见的几种化学电源
1、实用电池应具有的特点是：
能产生稳定且具有较高电压的电流；安全、耐用且便于携带；能够适用于特殊用途；便于回收处理，不污染环境或对环境产生的影响较小。
2、常用原电池
（1）干电池
干电池即普通的锌锰电池，它是用锌制的圆筒形外壳作负极，位于中央的盖有铜帽的石墨棒作正极，圆筒内填充 ZnCl2、NH4Cl和淀粉糊作电解质，还填有MnO2作去极化剂（吸收正极放出的H2，防止产生极化现象）。
电极反应：
负极：Zn＝Zn2+＋2e－
正极：2NH4+＋2e－＝2NH3＋H2，H2＋2MnO2＝Mn2O3＋H2O
正极产生的NH3又和ZnCl2作用：Zn2+＋4NH3＝［Zn(NH3)4］2+
淀粉糊的作用：提高阴、阳离子在两个电极间的迁移速度。
电池总反应式为：2Zn＋4NH4Cl＋4MnO2＝［Zn(NH3)4］Cl2＋ZnCl2＋2Mn2O3＋2H2O
干电池的电压通常约为1.5V，携带方便，但放完电后不能再用，污染较严重。
（2）充电电池
充电电池又称二次电池，它在放电时所进行的是氧化还原反应，在充电时可以逆向进行（一般通过充电器将交流电转变为直流电进行充电），使电池恢复到放电前的状态。这样可以实现化学能转变为电能（放电）、再由电能转变为化学能（充电）的循环。
①铅蓄电池
铅蓄电池是用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳，在正极板上附着一层棕褐色PbO2，负极板上是海绵状金属铅，两极均浸在密度为1.28g·cm-3、浓度为30%的硫酸溶液中，且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开。
放电电极反应：
负极：Pb(s)+SO42－(aq)－2e－＝PbSO4(s)；
正极：PbO2(s)+4H+(aq)+SO42－(aq)+2e－＝PbSO4(s)+2H2O(l)
充电电极反应：
阳极：PbSO4(s)+2H2O(l)－2e－=PbO2(s)+4H+(aq)+SO42－(aq)；
阴极：PbSO4(s)+2e－=Pb(s)+SO42－(aq)
电池总反应式：
Pb (s)+ PbO2(s) +2H2SO4(aq)2PbSO4(s) +2H2O(l)
铅蓄电池的优点：电动势高，电压稳定，使用范围宽，原料丰富，价格便宜。
缺点：笨重，防震性差，易溢出酸液，维护不便，携带不便等。
②银锌蓄电池
银锌蓄电池是形似干电池的充电电池，其负极为锌，正极为附着Ag2O的银，电解液为40%的KOH溶液。电极反应：
放电电极反应：
负极：Zn-2e－+2OH-＝Zn(OH)2
正极：Ag2O+2e－+ H2O＝2Ag +2OH-
充电电极反应：
阳极：2Ag +2OH-－2e－= Ag2O+ H2O；
阴极：Zn(OH)2+2e－= Zn+2OH-
电池总反应式：
Zn + Ag2O + H2OZn(OH)2+2Ag
③锂电池
元素周期表中IA族的锂（Li）——最轻的金属，也是活动性极强的金属，是制造电池的理想物质。锂电池是新一代可充电的绿色电池，已成为笔记本电脑、移动电话、数码相机、摄像机等低功耗电器的主流电源。
电极反应为：
负极：Li－e- ＝Li＋
正极：MnO2＋Li＋ ＋e- ＝LiMnO2
总反应：Li＋MnO2＝LiMnO2
（3）燃料电池
①氢氧燃料电池
氢氧燃料电池是一种高效低污染的新型电池，主要用于航天领域。它的电极材料一般为惰性电极，但具有很强的催化活性，如铂电极、活性炭电极等。电解质溶液为40%的KOH溶液。电极反应式为：
负极：2H2＋4OH－＝4H2O＋4e－，
正极：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
电池的总反应式为：2H2＋O2＝2H2O
②甲烷氧燃料电池
该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极上分别通甲烷和氧气。电极反应式为：
负极：CH4＋10OH－＝CO32－＋7H2O＋8e－
正极：2O2＋4H2O＋8e－＝8OH－
电池总反应式：CH4＋2O2＋2KOH＝K2CO3＋3H2O
注：a.燃料燃烧是一种剧烈的氧化还原反应，可以利用原电池的工作原理将燃料和氧化剂（如O2）反应所放出的热能直接转变为电能。
b.燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置。
c.燃料电池如果以氢气为燃料时，产物为水；以甲烷为燃料时，产物为水和二氧化碳，
d.燃料电池与干电池和蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是用外加的设备，源源不断地
提供燃料和氧化剂，使反应能连续进行。
（4）海水电池
1991年，我国首创以铝－空气－海水为能源的新型电池，用作航海标志灯的电源。该电池以取之不尽的海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。电极反应式为：
负极：4Al＝4Al3＋＋12e－
正极：3O2＋6H2O＋12e－＝12OH－
这种海水电池的能量比干电池高20～50倍。
（5）发展中的化学电源
当今发展新型化学电源，不仅要在其高比能量、高比容量、长寿命方面取得长足的进步，而且更重要的是向“绿色电池”方向发展。除了前面介绍的锂电池、燃料电池外，还有可充式镍氢电池，它的化学成分主要由镍和稀土组成，不含汞，无污染，是“绿色电池”的佼佼者。它可连续充放电500次，每次充放电成本低，而且减少了对环境的汞污染。
七、废旧电池的问题
1、废旧电池的主要危害
我们日常所用的普通干电池，主要有酸性锌锰电池和碱性锌锰电池两类，它们都含有汞、锰、镉、铅、锌等。重金属对环境造成严重污染，威胁着人类的健康。
金属种类
危害的表现
锰
过量的锰蓄积于体内引起神经性功能障碍，早期表现为综合性功能紊乱。较重者出现两腿发沉，语言单调，表情呆板，感情冷漠，常伴有精神症状。
锌
锌盐能使蛋白质沉淀，对皮肤黏膜有刺激作用。当在水中浓度超过10～50mg/L时有致癌危险，可能引起化学性肺炎。
铅
铅主要作用于神经系统、活血系统、消化系统和肝、肾等器官。能抑制血红蛋白的合成代谢，还能直接作用于成熟红细胞，对婴幼儿影响甚大，它会导致儿童发育迟缓，慢性铅中毒可导致儿童智力低下。
镍
镍粉溶解于血液，参加体内循环，有较强的毒性，能损害中枢神经系统，引起血管变异，严重者导致癌症。
汞
汞是重金属污染物中最需注意的，对人的危害，确实不浅。长期以来，我国在生产干电池时，加入了这种有毒的物质——汞或汞的化合物，其碱性干电池中汞的含量达到1%～5%，中性干电池为0.025%。汞具有明显的神经毒性，此外对内分泌系统、免疫系统等也有不良的影响。1953年，发生在日本九州岛的震惊世界的水俣病事件，给人类敲响了汞污染的警钟。
镉
镉是人体不需要的元素，人体中的镉是出生后从外界环境经呼吸道和消化道摄取而蓄积的。慢性中毒的临床表现为肺气肿、骨质改变和贫血。日本发现某些地区由于长期食用被污染的、含镉量很高的米和水而发生疼痛病（骨痛病），主要病变为骨软化，疼痛始于下肢，后遍及全身至卧床不起。
2、废旧电池的回收利用
干电池中有Zn、Cu、C、MnO2、ZnCl2、NH4Cl、炭黑、石墨等单质和化合物。通过一系列的基本操作，可回收上述物质，用以补充部分化学实验的试剂。
Zn——用剪刀除去废电池外皮，洗净后剪碎晾干，即得锌片，可用于实验室制H2。如想得到锌粒，可将锌片放入铁坩埚中加强热使之熔化（Zn熔点410.6℃），熔化时会有少量ZnO白烟生成，熔化后除去浮渣，倒出冷却。依上法再熔化一次，倒在铁板上，在其凝固过程中将其割碎，即得锌粒。
铜片——把废旧电池上的铜帽取下砸扁，用煮沸的稀H2SO4洗涤，用水洗净晾干，得紫红色铜片。
碳棒——从废旧电池中取出，洗净即可，可用于电解池的电极。
氯化铵——洗涤干电池中黑色糊状物时，其不溶于水的物质基本是MnO2，氯化铵则溶于水中，将溶液过滤得澄清溶液，加热、蒸发、浓缩、结晶，即得氯化铵晶体。
【典题精练】
考点1、考查原电池的工作原理
例1．下列有关原电池的说法中正确的是( )
A．在内电路中，电子由正极流向负极
B．在原电池中，一定是相对较活泼的金属作负极，不活泼的金属作正极
C．原电池工作时，正极表面一定有气泡产生
D．原电池工作时，可能会伴随着热能变化
解析：A项，内电路中不存在电子的移动；B项，若是由铝、镁、氢氧化钠溶液构成的原电池，则负极是铝；C项，若是由锌、铜、硫酸铜溶液构成的原电池，则正极表面析出铜，没有气泡产生。
答案：D
误区警示：规避原电池工作原理的3个失分点
(1)原电池闭合回路的形成有多种方式，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极相接触。
(2)电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。
(3)无论在原电池还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液。
考点2、考查原电池正负极的判断及电极反应式的书写
例2．分析下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↑
解析：②中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应失去电子作负极；③中Fe在浓HNO3中钝化，Cu和浓HNO3反应失去电子作负极，则Fe作正极A、C错；②中电池总反应为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，负极反应式为2Al＋8OH－－6e－===2AlO＋4H2O，二者相减得到正极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑，B正确；④中Cu是正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D错误。
答案：B
练后归纳：判断原电池正、负极的方法
说明：原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成活泼电极一定作负极的思维定势。
考点3、考查原电池原理的应用
例3.4．某校化学研究性学习小组欲设计实验验证Fe、Cu的金属活动性，他们提出了以下两种方案。请你帮助他们完成有关实验项目：
方案Ⅰ：有人提出将大小相等的铁片和铜片，分别同时放入稀硫酸(或稀盐酸)中，观察产生气泡的快慢，据此确定它们的活动性。该原理的离子方程式为__________。
方案Ⅱ：有人利用Fe、Cu作电极设计成原电池，以确定它们的活动性。试在下面的方框内画出原电池装置图，标出原电池的电极材料和电解质溶液，并写出电极反应式。
正极反应式：__________________________________
负极反应式：__________________________________
方案Ⅲ：结合你所学的知识，帮助他们再设计一个验证Fe、Cu活动性的简单实验方案：____________(与方案Ⅰ、Ⅱ不能雷同)，用离子方程式表示其反应原理：________。
解析：方案Ⅰ：铁与酸反应产生气泡，Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，而铜与酸不反应。
方案Ⅱ：设计原电池时以铁、铜为电极，电解质溶液为稀硫酸或盐酸等溶液。实验现象是铁溶解，而铜极上有无色气泡产生。
在负极：Fe失去电子变为Fe2＋，Fe－2e－===Fe2＋；在正极，溶液中的H＋获得电子变为H2,2H＋＋2e－===H2↑。
方案Ⅲ：设计简单实验时注意原理与方案Ⅰ及方案Ⅱ的原理不同，且现象明显，操作简单。
将铁片置于CuSO4溶液，若铁片表面覆盖一层铜，说明Fe比Cu活动性强，离子方程式为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。(合理即可)
答案：方案Ⅰ：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
方案Ⅱ：装置如图所示
2H＋＋2e－===H2↑ Fe－2e－===Fe2＋
方案Ⅲ：将铁片置于CuSO4溶液，若铁片表面覆盖一层铜，说明Fe比Cu活动性强 Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
方法技巧：利用原电池原理比较A、B两种金属活泼性的方法
将A、B两种金属用导线连接后，插入到稀硫酸中，一段时间后，若观察到A溶解，而B上有气体放出，则说明A作负极，B作正极，即可以断定金属活泼性A>B。
考点4、考查新型电池——可充电电池的工作原理
例4．“天宫一号”飞行器白天靠太阳能帆板产生电流向镍氢电池充电，夜间镍氢电池向飞行器供电。镍氢电池的结构示意图如图所示。若电池总反应为2Ni(OH)22NiOOH＋H2。则下列说法正确的是( )
A．放电时，NiOOH发生氧化反应
B．充电时，a电极的pH增大，K＋移向b电极
C．充电时，a电极的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D．放电时，负极反应为NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－
解析：放电时，NiOOH在正极上放电，发生还原反应，A错误；充电时，a电极作阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，pH增大，K＋移向a电极，B错误、C正确；放电时，负极上H2放电，D错误。
答案：C
解题技巧：4方面突破可充电电池
考点5、考查新型电池——燃料电池的工作原理
例5．如图所示为以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池的结构示意图。关于该电池的叙述不正确的是( )
A．该电池不能在高温下工作
B．电池的负极反应为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋
C．放电过程中，电子从正极区向负极区每转移1 mol，便有1 mol H＋从阳极室进入阴极室
D．微生物燃料电池具有高能量转换效率、原料广泛、操作条件温和、有生物相容性等优点，值得研究与推广
解析：高温条件下微生物会死亡，电池不能正常工作，A选项正确；电池的负极失电子，发生氧化反应，即葡萄糖失电子生成CO2气体，B选项正确；放电过程中，电子从负极区向正极区转移，C选项错误；结合题给条件分析，D选项正确。
答案：C
解题规律：特定燃料电池电极反应式的书写与判断
第一步：写出电池总反应式。
燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应。
如甲烷燃料电池(电解质：NaOH溶液)的反应式为
CH4＋2O2===CO2＋2H2O ①
CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O ②
①式＋②式得燃料电池总反应式为CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。
第二步：写出电池的正极反应式。
根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，电解质溶液不同，其电极反应有所不同，其实，我们只要熟记以下四种情况：
(1)酸性电解质溶液环境下电极反应式：
O2＋4H＋＋4e－===2H2O。
(2)碱性电解质溶液环境下电极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
(3)固体电解质(高温下能传导O2－)环境下电极反应式：O2＋4e－===2O2－。
(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下电极反应式：O2＋2CO2＋4e－===2CO。
第三步：根据电池总反应式和正极反应式，写出负极反应式。电池的总反应式－电池正极反应式＝电池负极反应式。注意在将两个反应式相减时，要约去正极的反应物O2。
注：在燃料电池中，通入燃料的电极均为负极，通入空气或氧气的电极均为正极；对于燃料电池，要注意的是：即使燃料相同，如电解质溶液不同，电极反应式可能不同，如氢氧燃料电池，在酸性介质和碱性介质中的电极反应式就不同。
随堂练习：
1．在理论上可设计成原电池的化学反应是( )
A．C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)
B．Ba(OH)2·8H2O(s)＋2NH4Cl(s)===BaCl2(aq)＋2NH3·H2O(l)＋8H2O(l)
C．CaC2(s)＋2H2O(l)===Ca(OH)2(s)＋C2H2(g)
D．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
解析：选D 能设计成原电池的化学反应属于自发进行的氧化还原反应。A为非自发的氧化还原反应，B、C不属于氧化还原反应，D为能自发进行的氧化还原反应。
2．两种金属A、B与稀硫酸组成原电池时，A是正极。下列有关推断正确的是( )
A．A的金属性强于B
B．电子不断由A电极经外电路流向B电极
C．A电极上发生的电极反应是还原反应
D．A在金属活动性顺序中一定排在氢前面
解析：选C A、B两种金属和稀硫酸组成的原电池，A是正极，说明A的金属性比B弱，A错误；外电路电子由负极流向正极，即由B电极经外电路流向A电极，B错误；原电池正极发生还原反应，即A电极上发生还原反应，C正确；A为正极，金属性较弱，可能排在氢的后面，D错误。
3．如图所示装置中，明显有电流产生的是( )
解析：选C 依据原电池的构成条件分析可知，酒精不是电解质溶液，不能构成原电池，A错误；两电极材料与电解质溶液均不能发生自发的氧化还原反应，因而也不能构成原电池，B错误；装置符合原电池的构成条件，C正确；装置没有构成闭合的回路，不能构成原电池，D错误。
4．已知空气—锌电池的电极反应如下：
锌电极：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O；
石墨电极：O2＋H2O＋2e－===2OH－。
可以判断石墨电极是( )
A．负极，发生还原反应 B．正极，发生氧化反应
C．负极，发生氧化反应 D．正极，发生还原反应
解析：选D 空气—锌电池中，失去电子的一极是负极，发生氧化反应，得到电子的一极是正极，发生还原反应，由此可知，石墨电极作正极，发生还原反应。
5.如图所示电流表的指针发生偏转，同时A极的质量减小，B极上有气泡产生，C为电解质溶液，下列说法错误的是( )
A．B极为原电池的正极
B．A、B、C分别为Zn、Cu和稀盐酸
C．C中阳离子向A极移动
D．A极发生氧化反应
解析：选C 原电池中，负极金属失去电子，发生氧化反应，逐渐溶解，质量减小，故A极为负极，B极为正极，A、D项正确；A、B、C分别为Zn、Cu和稀盐酸时，可以构成原电池，且现象符合题意，B项正确；电解质溶液中阳离子移向正极，C项错误。
6．汽车的启动电源常用铅蓄电池，其放电时的电池反应为PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，根据此反应判断，正确的是( )
A．Pb是正极
B．PbO2得电子，被氧化
C．负极反应式为Pb＋SO－2e－===PbSO4
D．电池放电时，溶液的酸性增强
解析：选C 从铅蓄电池的放电反应可以看出：放电过程中Pb被氧化生成PbSO4，因而Pb是负极，A错误；PbO2发生还原反应，被还原，B错误；铅蓄电池负极反应式为Pb－2e－＋SO===PbSO4，C正确；电池放电过程中消耗了H2SO4，使溶液酸性减弱，D错误。
7．某原电池的离子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该原电池正确的组成是( )
选项
正极
负极
电解质溶液
A
Cu
Zn
HCl
B
Zn
Cu
CuSO4
C
Cu
Zn
CuSO4
D
Cu
Zn
ZnCl2
解析：选C 将Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu拆成两个半反应：
氧化反应(负极反应)：Zn－2e－===Zn2＋。
还原反应(正极反应)：Cu2＋＋2e－===Cu。
则电池的负极是Zn，正极是比锌不活泼的金属或导电的非金属，电解质溶液中应含Cu2＋。
8．据报道，锌电池可能会取代目前广泛使用的铅蓄电池，因为锌电池容量更大，而且没有铅污染。其电池反应为2Zn＋O2===2ZnO，原料为锌粒、电解液和空气。则下列叙述正确的是( )
A．锌为正极，空气进入负极反应
B．负极反应为Zn－2e－===Zn2＋
C．正极发生氧化反应
D．电解液为强酸溶液
解析：选B 电池总反应为2Zn＋O2===2ZnO，Zn作负极，空气在正极发生反应，A错误；负极发生氧化反应，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，B正确；O2在正极发生还原反应，C错误；若电解液是强酸溶液，电池总反应应为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，D错误。
9.如图所示的装置中，M为活动性顺序位于氢之前的金属，N为石墨棒。下列关于此装置的叙述中，不正确的是( )
A．N上有气体放出
B．M为负极，N为正极
C．化学能转变为电能的装置
D．导线中有电流通过，电流方向由M到N
解析：选D 根据题意可知，M为负极，N为正极，且N极上有H2放出，导线中电流应从N到M。
10．微型钮扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH，电极反应为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O；Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。根据上述反应式，判断下列叙述中正确的是( )
A．使用过程中，溶液中的OH－向Ag2O极移动
B．使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极
C．Zn是负极，Ag2O是正极
D．Zn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应
解析：选C 银锌电池中锌为负极，Ag2O为正极，C项正确；OH－向负极移动，即向Zn极移动，A项错误；原电池中电子由负极流向正极，B项错误；负极发生氧化反应，正极发生还原反应，D项错误。
11．有A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。
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
根据实验现象回答下列问题：
(1)装置甲中负极的电极反应式是________________________________________。
(2)装置乙中正极的电极反应式是________________________________________。
(3)装置丙中溶液的pH________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)四种金属活泼性由强到弱的顺序是____________________________________。
解析：根据图Ⅰ知活动性：A>B，A作负极，电极反应为A－2e－===A2＋；根据图Ⅱ知活动性：B>C，正极反应为Cu2＋＋2e－===Cu；根据图Ⅲ知活动性：D>A，正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，故c(H＋)减小，pH增大。据Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ知活动性：D>A>B>C。
答案：(1)A－2e－===A2＋ (2)Cu2＋＋2e－===Cu
(3)变大 (4)D>A>B>C
12.锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。回答下列问题：
(1)外电路的电流方向是由________(填字母，下同)极流向________极。
(2)电池正极反应式为__________________________________________________。
(3)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？________(填“是”或“否”)，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)结合所给装置图以及原电池反应原理，可知Li作负极材料，MnO2作正极材料，所以电子流向是从a→b，那么电流方向则是b→a。
(2)根据题目中的信息“电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2”，所以正极的电极反应式为MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2。
(3)因为负极的电极材料Li是活泼金属，能够与水发生反应，故不能用水代替电池中的混合有机溶剂。
答案：(1)b a
(2)MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2
(3)否 电极Li是活泼金属，能与水反应
13．铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。
(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式：
________________________________________________________________________。
(2)若将(1)中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。
正极反应：______________________________________________________________；
负极反应：______________________________________________________________。
解析：负极发生氧化反应，反应式为Cu－2e－===Cu2＋，正极发生还原反应，反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。负极：Cu；正极：C或铂；电解质溶液：FeCl3溶液。
答案：(1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
(2)装置图
正极反应：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
负极反应：Cu－2e－===Cu2＋
14．下列有关原电池的说法中，正确的是( )
A．铝片和镁片用导线连接后插入NaOH溶液中，镁片较活泼，作负极
B．铝片和铜片用导线连接后插入浓硝酸中，铜作负极
C．镀锌铁和镀锡铁的镀层破损后，前者较易被腐蚀
D．将反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋设计为原电池，则可用锌片作负极，铁片作正极，FeCl3溶液作电解质
解析：选B 原电池工作时必须依赖于一个氧化还原反应。A项是依赖于铝与NaOH溶液的反应，铝是负极；B项是依赖于铜与浓硝酸的反应，铜是负极；由于活泼性Zn>Fe>Sn，故破损后镀锡铁易被腐蚀，C项错误；根据电池反应，铁失电子，设计电池时应用铁作负极，石墨作正极，D项错误。
15.某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是( )
A．a 和 b 不连接时，铁片上会有金属铜析出
B．a 和 b 用导线连接时，铜片上发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu
C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解
D．a和b用导线连接后，Fe片上发生还原反应，溶液中的Cu2＋向铜电极移动
解析：选D 铁的活泼性强于铜，故铁能置换出铜且附着在铁棒上，A正确；a和b
用导线连接后，构成原电池，其中Fe作负极，发生氧化反应，铜作正极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，B项正确、D项错误；无论a和b是否连接，铁都被氧化生成Fe2＋，
C项正确。
16．燃料电池是燃料(如CO、H2、CH4等)跟氧气(或空气)起反应将化学能转变为电能的装置，若电解质溶液是强碱溶液，下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是( )
A．负极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．负极反应式：CH4＋8OH－－8e－===CO2＋6H2O
C．随着放电的进行，溶液的c(OH－)不变
D．放电时溶液中的阴离子向负极移动
解析：选D O2＋2H2O＋4e－===4OH－应为正极反应式，燃料氧化生成的CO2不可能从强碱溶液中逸出，它将进一步反应转化成CO，所以负极反应式为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O。由于部分碱液与CO2反应，所以溶液中c(OH－)将减小。
17．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH
下列叙述不正确的是( )
A．放电时负极反应式为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2
B．放电时正极反应式为FeO＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3＋5OH－
C．放电时每转移3 mol电子，正极有1 mol K2FeO4被氧化
D．放电时正极附近溶液的碱性增强
解析：选C 高铁电池放电时为原电池，依据原电池工作原理，放电时负极反应式为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，用总反应式减去负极反应式即得正极反应式为FeO＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3＋5OH－，放电时每转移3 mol电子，正极有1 mol K2FeO4被还原。
18．现有如下两个反应：(A)NaOH＋HCl===NaCl＋H2O (B)Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋
(1)根据两反应本质，判断能否设计成原电池？________。
(2)如果不能，说明其原因：____________。
(3)如果可以，则写出正、负极材料，其电极反应式及反应类型(“氧化”或“还原”)，电解质溶液名称：
负极：________，____________，________。
正极：________，____________，________。
电解质溶液：___________________________________________________________。
若导线上转移电子1 mol，则正极质量增加________g。
解析：(1)只有自发的氧化还原反应才能设计成原电池，(B)是氧化还原反应且能自发进行；(3)根据电池反应Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋可知，Cu失电子作负极，负极材料是Cu，正极材料应是比铜还不活泼的金属；Ag＋得电子，所以此电解质溶液只能为AgNO3溶液(因为Ag＋只能与NO大量共存)。
答案：(1)(A)不能，(B)可以
(2)(A)的反应是非氧化还原反应，没有电子转移
(3)Cu Cu－2e－===Cu2＋ 氧化 石墨棒、Ag、铂、金(任选一种) 2Ag＋＋2e－===2Ag 还原 AgNO3溶液 108
课后作业：
一、单选题
1.下列装置可以构成原电池的是
A.B.C. D.
【答案】C
【解析】A、两个电极的材料均为锌，活动性相同，无法构成原电池，A错误；B、蔗糖溶液为非电解质溶液，无法构成原电池，B错误；C、锌、石墨和硫酸铜溶液构成原电池，锌是负极，C正确；D、没有形成通路，无法构成原电池，D错误。答案选C。
【点睛】注意原电池的四个判定方法：观察电极——两极为导体且存在活泼性差异(燃料电池的电极一般为惰性电极)；观察溶液——两极插入溶液中；观察回路——形成闭合回路或两极直接接触；观察本质——原电池反应是自发的氧化还原反应。
2.下列说法正确的是 ( )
A.原电池是把电能转化为化学能的装置
B.原电池中电子流出的一极是正极,发生氧化反应
C.原电池的两极发生的反应均为氧化还原反应
D.形成原电池后,原电池中的阳离子向正极移动
【答案】D
【解析】A.原电池是将化学能转化为电能的装置，电解池是将电能转化为化学能的装置，A错误；B.原电池中电子流出的电极是负极，发生氧化反应，电子流入的电极是正极，发生还原反应，B错误；C.原电池一个电极失电子发生氧化反应，另一个电极得电子发生还原反应，C错误；D.原电池放电时，负极上失电子，负极附近聚集大量阳离子；正极上得电子，正极上聚集大量电子，则阳离子向正极移动、阴离子向负极移动，D正确；故合理选项是D。
3.已知空气—锌电池的电极反应为：锌片：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O；碳棒：O2+H2O+2e-=2OH-。据此判断，锌片是( )
A.正极并被还原 B.正极并被氧化
C.负极并被还原 D.负极并被氧化
【答案】D
【解析】锌片发生反应： Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O，电极反应中，锌元素的化合价升高，被氧化，原电池中较活泼的金属作负极，发生氧化反应，则锌为原电池的负极，被氧化，合理选项是D。
4.据报道，锌电池可能将会取代目前广泛使用的铅蓄电池，因为锌电池容量更大，而且没有铅污染。其电池反应为2Zn＋O2===2ZnO，原料为锌粒、电解质溶液和空气。则下列叙述正确的是( )
A.锌为正极，空气进入负极反应
B.负极反应为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O
C.正极发生氧化反应
D.电解质溶液为强酸
【答案】B
【解析】[Zn与O2反应的电子转移情况为===2ZnO，所以Zn作负极，负极发生氧化反应，Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O。O2是正极反应物，发生还原反应。若电解质溶液是强酸，电池的化学反应不是2Zn＋O2===2ZnO，而是Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。]
5.下列反应不可能作为原电池工作时发生的反应的是（ ）
A.Cu+2AgNO3＝Cu(NO3)2+2Ag
B.2Fe+O2+2H2O＝2Fe(OH)2
C.2H2+O2＝2H2O
D.NaOH+HCl＝NaCl+H2O
【答案】D
【解析】A、属于氧化还原反应，能作为原电池工作时发生的反应，故A错误；B、属于氧化还原反应，能作为原电池工作时发生的反应，故B错误；C、属于氧化还原反应，能作为原电池(燃料电池)工作时发生的反应，故C错误；D、不属于氧化还原反应，不能作为原电池工作时发生的反应，故D正确；故选D。
6.有a、b、c、d四个金属电极，有关的反应装置及部分反应现象如下：
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
电流计指示在导线中电流从a极流向d极
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
【答案】C
【解析】a极质量减小，b极质量增加，则a为负极，b为正极，所以金属的活动性顺序a＞b；b极有气体产生，c极无变化，所以金属的活动性顺序b＞c；d极溶解，所以d是负极，c极有气体产生，所以c是正极，所以金属的活动性顺序d＞c；电流从a极流向d极，则电子从d极流向a极，d极为负极，a极为正极，所以金属的活动性顺序d＞a，四种金属的活动性顺序d＞a＞b＞c，故选C。
【点睛】形成原电池时，活泼金属作负极，不活泼金属作正极，负极逐渐溶解，正极上有气泡生成或有金属析出，电子从负极经外电路流向正极，溶液中阴离子向负极移动。
7.有关电化学知识的描述正确的是
A.CaO+H2O=Ca(OH)2,可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能
B.原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成
C.从理论上讲，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池
D.原电池工作时，正极表面一定有气泡产生
【答案】C
【解析】A．能设计成原电池的反应必须是自发进行的放热的氧化还原反应，该反应不是氧化还原反应，所以不能设计成原电池，故A错误；B．燃料电池中原电池的两极相同，可均为Pt电极，则原电池的两极不一定是由活动性不同的两种金属组成，也可为金属与非金属电极，故B错误；C．能自发进行的氧化还原反应，且为放热的反应都可设计成原电池，则理论上说，不能自发进行的氧化还原反应可设计成电解装置发生，故C正确；D. 原电池工作时，正极表面不一定有气泡产生，如铁-铜-硫酸铜原电池，正极上析出铜固体，故D错误；故选C。
8.我国不同能源发电量占比如下。下列说法错误的是( )
水电
火电
核电
风电
太阳能发电
19.71%
71.60%
3.56%
4.02%
1.11%
A.燃煤发电能量转换过程为化学能→电能→热能→机械能
B.水能、风能、核能及太阳能都属于清洁能源
C.大幅度增大水电、核电、风电及太阳能发电比例，有利于环境保护
D.水能、煤、风能及太阳能发电过程中均没有新核素生成
【答案】A
【解析】A.燃煤火电厂能量转换过程是：燃料在锅炉中燃烧加热水使成蒸汽，将燃料的化学能转变成热能，蒸汽压力推动汽轮机旋转，热能转换成机械能，然后汽轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能，即化学能→热能→机械能→电能，故选A；
B.太阳能、水能、风能等使用起来无污染，属于清洁能源，故不选B；
C.调整能源结构，降低煤电比例，增大水电、核电比例，能够减少有害气体、温室气体排放，故不选C；
D.水能、煤、风能及太阳能发电过程中无原子核的改变，过程中均没有新核素生成，故不选D；
答案：A
9.汽车的启动电源常用铅蓄电池。其结构如图所示，放电时的电池反应为PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。根据此反应判断下列说法正确的是（ ）
A.PbO2是电池的负极
B.Pb是电池的负极
C.PbO2得电子，被氧化
D.电池放电时，溶液的酸性增强
【答案】B
【分析】根据放电时的电池反应：PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O可知，Pb在放电时失去电子被氧化，为电池的负极，PbO2在放电时得到电子被还原，为电池的正极，放电过程中消耗了硫酸，酸性减弱，据此解答。
【详解】A．由放电反应PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O可知，PbO2在放电时得到电子被还原，为电池的正极，A错误；
B．根据放电反应可知，Pb失去电子被氧化，为电池的负极， B正确；
C．PbO2在放电时得到电子被还原，C错误；
D．由于电池放电过程中消耗了硫酸，溶液中氢离子浓度逐渐减小，溶液的酸性减弱，D错误。
答案选B。
【点睛】注意掌握常见化学电源的类型及工作原理，能够根据原电池总反应判断两极，并能正确书写电极反应式。
10.如图所示装置，电流表指针发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的（ ）
A.A是Zn，B是Cu，C为稀硫酸
B.A是Cu，B是Zn，C为稀硫酸
C.A是Cu，B是Fe，C为硝酸铜溶液
D.A是Fe，B是Ag，C为稀AgNO3溶液
【答案】C
【解析】该原电池中，A极逐渐变粗，B极逐渐变细，所以B作负极，A作正极，B的活泼性大于A的活泼性，所以 A、D错误； A极逐渐变粗，说明有金属析出，B选项析出氢气不是金属，故B项错误；C选项析出金属，所以C 符合题意，故选C 。
11.某华人科学家和他的团队研发出“纸电池” (如图)。这种一面镀锌、一面镀二氧化锰的超薄电池在使用印刷与压层技术后，变成一张可任意裁剪大小的“电纸”，厚度仅为0.5毫米，可以任意弯曲和裁剪。纸内的离子“流过”水和氧化锌组成电解液，电池总反应式为： Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnO(OH)。下列说法正确的是
A.该电池的正极材料为锌
B.该电池反应中二氧化锰发生了氧化反应
C.电池的正极反应式为2MnO2 +2H2O+2e-= 2MnO(OH)+2OH-
D.当有0.1mol锌溶解时，流经电解液的电子数为1.204×1023
【答案】C
【分析】由反应的总方程式可知，该原电池中，Zn元素化合价升高，被氧化，Mn元素化合价降低，被还原，则锌作负极、二氧化锰作正极，负极电极反应为Zn-2e-+2OH-═ZnO+H2O，正极电极反应为2MnO2+2e-+2H2O═2MnO（OH）+2OH-，电子从负极沿导线流向正极。
【详解】A．该原电池中，锌元素化合价由0价变为+2价，锌失电子作负极，故A错误；B．该原电池中，锰元素化合价由+4价变为+3价，所以二氧化锰作正极，发生还原反应，故B错误；C．正极上二氧化锰得电子发生还原反应，电极反应式为MnO2+e-+H2O═MnO（OH）+OH-，故C正确；D．电子从负极沿导线流向之间，不经过电解质溶液，故D错误。故答案为C
【点睛】根据元素化合价变化确定正负极，难点是电极反应式的书写，注意电子不进入电解质溶液，电解质溶液中阴阳离子定向移动形成电流。
12.小颖同学用如图所示装置研究原电池原理，下列说法错误的是( )
A.若将图1装置的Zn、Cu直接接触，Cu片上能看到气泡产生
B.图2装置中SO42-向Cu片移动
C.若将图2中的Zn片改为Mg片，Cu片上产生气泡的速率加快
D.图2与图3中正极生成物的质量比为1:32时，Zn片减轻的质量相等
【答案】B
【解析】A. Zn、Cu直接接触就能构成闭合回路而形成原电池，稀硫酸作电解质溶液，所以Cu捧上可看到有气体产生，故A正确；B. SO42-带负电荷，向负极移动，即向Zn棒移动，故B错误；C. 由于Mg失电子能力强于Zn，所以将Zn改为Mg时，电子转移速率加快，生成H2的速率也加快，故C正确；D. 若图(2)装置中正极上产生2gH2时转移2mol电子，消耗负极Zn的质量为65g，则图(3)装置中正极上析出64gCu时（根据1:32进行分析），转移2mol电子，消耗负极Zn的质量为65g，即两装置中Zn棒减轻的质量相等，故D正确；故选：B。
【点睛】构成原电池的要素：自发进行的氧化还原反应；闭合回路；活泼性不同的两极；电解质溶液。
二、填空题
13.研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。总反应为：2Li＋2H2O=2LiOH＋H2↑。
（1）该电池的负极是______，负极反应式是___________。
（2）正极现象是_______________。
（3）放电时OH－向______移动(填“正极”或“负极”)。
【答案】 (1). 锂 (2). Li－e－=Li＋ (3). 有无色气体产生 (4). 负极
【解析】
【分析】该反应中，水是氧化剂，金属锂为还原剂。依据原电池的原理可知，金属锂做原电池的负极，发生失电子的氧化反应，水在正极（钢板上）得电子生成氢气，溶液中的阴离子向负极移动，据此作答。
【详解】根据上述分析可知，
（1）该电池的负极为锂，发生失电子的氧化反应生成锂离子，其电极反应式为：Li－e－=Li＋；
（2）水在正极（钢板上）得电子生成氢气，则其现象是有无色气体产生；
（3）放电时OH－向负极移动。
三、实验题
14.分别按下图A、B、C所示装置进行实验，图中三个烧杯里的溶液为同浓度的稀硫酸。请回答下列问题：
（1）以下叙述中,正确的是__________。
A．B中铁片是负极,C中铁片是正极
B．三个烧杯中铁片表面均无气泡产生
C．产生气泡的速率A中比B中慢
D．B溶液中SO42-向铁片电极移动
（2）装置B变化过程中能量转化的形式主要是:____________。
（3）装置B中正极反应式为____________，负极反应式为____________。
（4）有同学想把Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应设计成原电池,你认为是否可行?__________(填“是”或“否”),理由是__________。
【答案】 (1). ACD (2). 化学能转化为电能 (3). 2H++2e-=H2↑ (4). Fe-2e-=Fe2+ (5). 否 (6). 不是氧化还原反应
【解析】
（1）活动性：Zn＞Fe＞Sn活沷性强的金属易失电子作负极，故A正确；B、A烧杯中铁直接反应表面有气泡，C中铁作正极，烧杯中铁表面有气泡，故B错误；C、B形成原电池，比A中反应速率快，产生气泡的速率A中比B中慢，故C正确；D、原电池中阴离子移向负极，B中Fe是负极，B溶液中SO42-向铁片电极移动，故D正确；故选ACD。（2）装置B形成原电池，变化过程中能量转化的形式主要是:化学能转化为电能；（3）Sn作正极，正极上氢离子得电子生成氢气装置B中正极反应式为 2H++2e-=H2↑，活泼金属锌作负极，电极反应为Fe，负极反应式为Fe-2e-=Fe2+ ；（4）常温下自法进行的氧化还原反应，且为放热反应可设计成原电池，而Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应为吸热反应，且为非氧化还原反应，则不能设计成原电池。
5 化学能与电能
【知识导图】
【重难点精讲】
一、原电池的工作原理
1、原电池的定义：将化学能转变为电能的装置叫做原电池。
2、原电池的工作原理
（1）实验
实验1、如下图，把一锌片和一铜片插入稀H2SO4中。
现象：Zn片上有气泡出现。
反应：Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑。Zn失电子生成Zn2+， H＋得电子生成H2。
实验2、把上图中的Zn、Cu用一导线连接起来，中间接一电流计G。
现象：Zn片逐渐溶解，Cu片上有气泡出现，电流计G指针发生偏转。
结论：Zn反应生成Zn2+而溶解，Cu片上有H2产生，有电流产生。
该实验中，产生了电流，就构成了原电池。
归纳总结：
电极材料
电极名称
电子转移
电极反应式
反应类型
锌
负极
电子流出
Zn－2e－===Zn2＋
氧化反应
铜
正极
电子流入
2H＋＋2e－===H2↑
还原反应
总离子反应式
Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑
注：原电池工作原理相当于将氧化还原反应中电子通过用电器转移，产生电能，因此原电池的作用为将化学能转化成电能。
(2)电子的流向：电子由负极经导线流向正极。反应本质：原电池反应的本质是氧化还原反应。
二、原电池的组成条件
组成原电池必须具备三个条件：
（1）提供两个活泼性不同的电极，分别作负极和正极。
注：a、负极：活泼性强的金属，该金属失电子，发生氧化反应。
b、正极：活泼性弱的金属或非金属(常用碳棒、石墨)，该电极上得电子，发生还原反应。
c、得失电子的反应为电极反应，上述原电池中的电极反应为：
负极：Zn－2e－＝Zn2+ 正极：2H＋＋2e－＝H2↑，总反应：Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑
（2）两个电极必须直接和电解质溶液接触，电解质溶液中阴离子向负极方向移动，阳离子向正极方向移动，阴阳离子定向移动成内电路。
注：电源内部电解质溶液中，阳离子移动的方向即是电流的方向，所以阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。
（3）必须有导线将两电极连接，形成闭合通路。
注：形成闭合回路需三个条件：①电解质溶液；②两电极直接或间接接触；③两电极插入电解质溶液中。
三、原电池的正、负极的判断方法
原电池中正负极的判断方法如下：
（1）根据电极材料：较活泼的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。
（2）根据电流方向或电子流动方向：电流是由正极流向负极的，电子是由负极流向正极的。
（3）根据离子移动方向：阳离子移向正极，阴离子移向负极。
（4）根据电极反应类型：发生氧化反应的为负极，发生还原反应的为正极。
（5）根据电极上反应现象：如电极粗细的变化、质量的变化、是否有气泡产生等。
注：在判断电流方向时，要注意电源的内电路和外电路的电流方向的不同：在电源的外电路电流由正极流向负极，在电源的内电路电流由负极流向正极。
四、原电池电极反应式的书写
书写电极反应式时需掌握以下要点：
（1）需标出正负极及电极材料。
（2）遵循三大守恒（电子得失守恒、质量守恒、电荷守恒）。
（3）电池的电极反应书写要满足所处的电解质溶液的酸碱性环境。例如在氢氧燃料电池的电极反应书写中，在碱性环境中O2得电子后的产物写OH-比写H2O更合适，在传导O2-的固体电解质中，O2得电子后的产物写O2-比写OH-更合适。
（4）电池的电极反应式可以直接写，也可以将总电池反应减去某一极反应得到另一极反应。减的时候要注意不要在负（正）极出现正（负）极得（失）电子的物质。
以氢氧燃料电池为例：
方法一：直接写。
负极电极反应式书写：
酸性介质中：H2失电子为负极，产物写成H+就可以。负极：2H2-4e-=4H+
碱性介质中：H2失电子的产物写成H+就不合适了，写成H2O更合适，根据电荷守恒，左边补OH-。负极：2H2-4e-+4OH-=4H2O
正极电极反应式书写：
酸性介质中：O2得电子，根据电荷守恒再补4H+，产物写成H2O：
正极：O2+4H++4e-=2H2O
碱性介质中：O2得电子，产物写成OH-更合适，根据元素守恒，左边以H2O来补。正极：O2+2H2O+4e-=4OH-
方法二：用总反应。
总反应：2H2+O2=2H2O 减去负极反应：2H2-4e-=4H+，将负极中失电子的H2抵消掉，可得酸性条件下的正极反应。
注：
①书写的原则是：按照负极发生氧化反应、正极发生还原反应的规律，正确判断出两极物质反应生成的产物，然后结合电解质溶液所能提供的离子，结合质量守恒定律、电荷守恒配平各电极式，两电极反应式相加则得总反应式。结合具体的情况，我们可以概括为以下两种情况：a.根据两个电极反应式，写出总反应式，使两个电极式得失电子数相等后，将两式相加，消去相同的部分。若电解质为弱电解质，在相加时应把离子改为相应的弱电解质。b.根据总反应式，写电极反应式一般分四个步骤：列物质，标得失；选离子，配电荷；配个数，巧用水；两式加，验总式。
②写电极反应式时应注意：
a.两极得失电子数相等。
b.电极反应式常用“”，不用“”。
c.电极反应式中若有气体生成，需加“↑”；若有固体生成，一般不标“↓”。
五、原电池原理的应用
1.作化学电源。
人们利用原电池原理，将化学能直接转化为电能，制作了多种电池，如干电池、蓄电池、充电电池、高能燃料电池等，以满足不同的需要。
2.比较金属的活动性。
原电池中，一般活动性强的金属为负极，活动性弱的金属为正极。例如，有两种金属A和B，用导线连接后插入到稀硫酸中，观察到A极溶解，B极上有气泡产生，由原电池原理可知，A为负极，B为正极，金属活动性A＞B。
3.加快氧化还原反应速率。
实验室用Zn和稀H2SO4（或稀HCl）反应制H2，常用粗锌，它产生H2的速率快，原因是粗锌中的杂质和锌、稀H2SO4的溶液形成原电池，加快了锌的腐蚀，使产生H2的速率加快。如果用纯锌，可以在稀H2SO4溶液中加入少量的CuSO4溶液，也同样会加快产生H2的速率，原因是Cu2++Zn=Cu+Zn2+，生成的Cu和Zn在稀H2SO4溶液中形成原电池，加快了锌的腐蚀，产生H2的速率加快。
注：原电池为什么能加快化学反应速率？
以Fe与稀H2SO4溶液的反应为例说明。如下图所示：
甲中，Fe失去e－，变为Fe2+，Fe2+进入溶液，排斥了Fe片周围的H+，H+欲得电子须突破Fe2+形成的屏障，因而受到阻碍。乙中，Fe失去e－，e－转移到Cu片上，Cu片一侧没有Fe2+屏障，H+得e－不受阻碍，故其化学反应速率较快。
4.设计原电池
从理论上说，任何一个氧化还原反应都可以设计成原电池。
例如，利用Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2的氧化还原反应设计原电池，由反应式可知：
Cu失去电子作负极，FeCl3（Fe3+）在正极上得到电子，且作电解质溶液，正极为活泼
性比Cu弱的金属或导电的非金属等。如图该原电池的电极反应式为：
负极（Cu）：CuCu2++2e—（氧化反应）
正极（C）：2Fe3++2e—2Fe2+（还原反应）
5.金属防腐蚀。
金属腐蚀是指金属或合金与周围接触到的气体或液体发生化学反应，使金属失去电子变为阳离子而损耗的过程。在金属腐蚀中，把不纯的金属跟电解质溶液接触时形成的原电池反应发生的腐蚀称为电化学腐蚀（区别于一般的化学腐蚀）。如钢铁的电化学腐蚀：在潮湿的空气中，钢铁表面吸附一层薄薄的水膜，里面溶解了氧气、CO2，含有少量的H+和OH-，形成电解质溶液。它跟钢铁里的铁和少量的碳形成无数个微小的原电池。铁作负极，碳作正极：
负极：2Fe-4e-=2Fe2+
正极：O2+4e-+2H2O=4OH-
电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因。
六、常见的几种化学电源
1、实用电池应具有的特点是：
能产生稳定且具有较高电压的电流；安全、耐用且便于携带；能够适用于特殊用途；便于回收处理，不污染环境或对环境产生的影响较小。
2、常用原电池
（1）干电池
干电池即普通的锌锰电池，它是用锌制的圆筒形外壳作负极，位于中央的盖有铜帽的石墨棒作正极，圆筒内填充 ZnCl2、NH4Cl和淀粉糊作电解质，还填有MnO2作去极化剂（吸收正极放出的H2，防止产生极化现象）。
电极反应：
负极：Zn＝Zn2+＋2e－
正极：2NH4+＋2e－＝2NH3＋H2，H2＋2MnO2＝Mn2O3＋H2O
正极产生的NH3又和ZnCl2作用：Zn2+＋4NH3＝［Zn(NH3)4］2+
淀粉糊的作用：提高阴、阳离子在两个电极间的迁移速度。
电池总反应式为：2Zn＋4NH4Cl＋4MnO2＝［Zn(NH3)4］Cl2＋ZnCl2＋2Mn2O3＋2H2O
干电池的电压通常约为1.5V，携带方便，但放完电后不能再用，污染较严重。
（2）充电电池
充电电池又称二次电池，它在放电时所进行的是氧化还原反应，在充电时可以逆向进行（一般通过充电器将交流电转变为直流电进行充电），使电池恢复到放电前的状态。这样可以实现化学能转变为电能（放电）、再由电能转变为化学能（充电）的循环。
①铅蓄电池
铅蓄电池是用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳，在正极板上附着一层棕褐色PbO2，负极板上是海绵状金属铅，两极均浸在密度为1.28g·cm-3、浓度为30%的硫酸溶液中，且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开。
放电电极反应：
负极：Pb(s)+SO42－(aq)－2e－＝PbSO4(s)；
正极：PbO2(s)+4H+(aq)+SO42－(aq)+2e－＝PbSO4(s)+2H2O(l)
充电电极反应：
阳极：PbSO4(s)+2H2O(l)－2e－=PbO2(s)+4H+(aq)+SO42－(aq)；
阴极：PbSO4(s)+2e－=Pb(s)+SO42－(aq)
电池总反应式：
Pb (s)+ PbO2(s) +2H2SO4(aq)2PbSO4(s) +2H2O(l)
铅蓄电池的优点：电动势高，电压稳定，使用范围宽，原料丰富，价格便宜。
缺点：笨重，防震性差，易溢出酸液，维护不便，携带不便等。
②银锌蓄电池
银锌蓄电池是形似干电池的充电电池，其负极为锌，正极为附着Ag2O的银，电解液为40%的KOH溶液。电极反应：
放电电极反应：
负极：Zn-2e－+2OH-＝Zn(OH)2
正极：Ag2O+2e－+ H2O＝2Ag +2OH-
充电电极反应：
阳极：2Ag +2OH-－2e－= Ag2O+ H2O；
阴极：Zn(OH)2+2e－= Zn+2OH-
电池总反应式：
Zn + Ag2O + H2OZn(OH)2+2Ag
③锂电池
元素周期表中IA族的锂（Li）——最轻的金属，也是活动性极强的金属，是制造电池的理想物质。锂电池是新一代可充电的绿色电池，已成为笔记本电脑、移动电话、数码相机、摄像机等低功耗电器的主流电源。
电极反应为：
负极：Li－e- ＝Li＋
正极：MnO2＋Li＋ ＋e- ＝LiMnO2
总反应：Li＋MnO2＝LiMnO2
（3）燃料电池
①氢氧燃料电池
氢氧燃料电池是一种高效低污染的新型电池，主要用于航天领域。它的电极材料一般为惰性电极，但具有很强的催化活性，如铂电极、活性炭电极等。电解质溶液为40%的KOH溶液。电极反应式为：
负极：2H2＋4OH－＝4H2O＋4e－，
正极：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
电池的总反应式为：2H2＋O2＝2H2O
②甲烷氧燃料电池
该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极上分别通甲烷和氧气。电极反应式为：
负极：CH4＋10OH－＝CO32－＋7H2O＋8e－
正极：2O2＋4H2O＋8e－＝8OH－
电池总反应式：CH4＋2O2＋2KOH＝K2CO3＋3H2O
注：a.燃料燃烧是一种剧烈的氧化还原反应，可以利用原电池的工作原理将燃料和氧化剂（如O2）反应所放出的热能直接转变为电能。
b.燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置。
c.燃料电池如果以氢气为燃料时，产物为水；以甲烷为燃料时，产物为水和二氧化碳，
d.燃料电池与干电池和蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是用外加的设备，源源不断地
提供燃料和氧化剂，使反应能连续进行。
（4）海水电池
1991年，我国首创以铝－空气－海水为能源的新型电池，用作航海标志灯的电源。该电池以取之不尽的海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。电极反应式为：
负极：4Al＝4Al3＋＋12e－
正极：3O2＋6H2O＋12e－＝12OH－
这种海水电池的能量比干电池高20～50倍。
（5）发展中的化学电源
当今发展新型化学电源，不仅要在其高比能量、高比容量、长寿命方面取得长足的进步，而且更重要的是向“绿色电池”方向发展。除了前面介绍的锂电池、燃料电池外，还有可充式镍氢电池，它的化学成分主要由镍和稀土组成，不含汞，无污染，是“绿色电池”的佼佼者。它可连续充放电500次，每次充放电成本低，而且减少了对环境的汞污染。
七、废旧电池的问题
1、废旧电池的主要危害
我们日常所用的普通干电池，主要有酸性锌锰电池和碱性锌锰电池两类，它们都含有汞、锰、镉、铅、锌等。重金属对环境造成严重污染，威胁着人类的健康。
金属种类
危害的表现
锰
过量的锰蓄积于体内引起神经性功能障碍，早期表现为综合性功能紊乱。较重者出现两腿发沉，语言单调，表情呆板，感情冷漠，常伴有精神症状。
锌
锌盐能使蛋白质沉淀，对皮肤黏膜有刺激作用。当在水中浓度超过10～50mg/L时有致癌危险，可能引起化学性肺炎。
铅
铅主要作用于神经系统、活血系统、消化系统和肝、肾等器官。能抑制血红蛋白的合成代谢，还能直接作用于成熟红细胞，对婴幼儿影响甚大，它会导致儿童发育迟缓，慢性铅中毒可导致儿童智力低下。
镍
镍粉溶解于血液，参加体内循环，有较强的毒性，能损害中枢神经系统，引起血管变异，严重者导致癌症。
汞
汞是重金属污染物中最需注意的，对人的危害，确实不浅。长期以来，我国在生产干电池时，加入了这种有毒的物质——汞或汞的化合物，其碱性干电池中汞的含量达到1%～5%，中性干电池为0.025%。汞具有明显的神经毒性，此外对内分泌系统、免疫系统等也有不良的影响。1953年，发生在日本九州岛的震惊世界的水俣病事件，给人类敲响了汞污染的警钟。
镉
镉是人体不需要的元素，人体中的镉是出生后从外界环境经呼吸道和消化道摄取而蓄积的。慢性中毒的临床表现为肺气肿、骨质改变和贫血。日本发现某些地区由于长期食用被污染的、含镉量很高的米和水而发生疼痛病（骨痛病），主要病变为骨软化，疼痛始于下肢，后遍及全身至卧床不起。
2、废旧电池的回收利用
干电池中有Zn、Cu、C、MnO2、ZnCl2、NH4Cl、炭黑、石墨等单质和化合物。通过一系列的基本操作，可回收上述物质，用以补充部分化学实验的试剂。
Zn——用剪刀除去废电池外皮，洗净后剪碎晾干，即得锌片，可用于实验室制H2。如想得到锌粒，可将锌片放入铁坩埚中加强热使之熔化（Zn熔点410.6℃），熔化时会有少量ZnO白烟生成，熔化后除去浮渣，倒出冷却。依上法再熔化一次，倒在铁板上，在其凝固过程中将其割碎，即得锌粒。
铜片——把废旧电池上的铜帽取下砸扁，用煮沸的稀H2SO4洗涤，用水洗净晾干，得紫红色铜片。
碳棒——从废旧电池中取出，洗净即可，可用于电解池的电极。
氯化铵——洗涤干电池中黑色糊状物时，其不溶于水的物质基本是MnO2，氯化铵则溶于水中，将溶液过滤得澄清溶液，加热、蒸发、浓缩、结晶，即得氯化铵晶体。
【典题精练】
考点1、考查原电池的工作原理
例1．下列有关原电池的说法中正确的是( )
A．在内电路中，电子由正极流向负极
B．在原电池中，一定是相对较活泼的金属作负极，不活泼的金属作正极
C．原电池工作时，正极表面一定有气泡产生
D．原电池工作时，可能会伴随着热能变化
解析：A项，内电路中不存在电子的移动；B项，若是由铝、镁、氢氧化钠溶液构成的原电池，则负极是铝；C项，若是由锌、铜、硫酸铜溶液构成的原电池，则正极表面析出铜，没有气泡产生。
答案：D
误区警示：规避原电池工作原理的3个失分点
(1)原电池闭合回路的形成有多种方式，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极相接触。
(2)电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。
(3)无论在原电池还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液。
考点2、考查原电池正负极的判断及电极反应式的书写
例2．分析下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↑
解析：②中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应失去电子作负极；③中Fe在浓HNO3中钝化，Cu和浓HNO3反应失去电子作负极，则Fe作正极A、C错；②中电池总反应为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，负极反应式为2Al＋8OH－－6e－===2AlO＋4H2O，二者相减得到正极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑，B正确；④中Cu是正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D错误。
答案：B
练后归纳：判断原电池正、负极的方法
说明：原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成活泼电极一定作负极的思维定势。
考点3、考查原电池原理的应用
例3.4．某校化学研究性学习小组欲设计实验验证Fe、Cu的金属活动性，他们提出了以下两种方案。请你帮助他们完成有关实验项目：
方案Ⅰ：有人提出将大小相等的铁片和铜片，分别同时放入稀硫酸(或稀盐酸)中，观察产生气泡的快慢，据此确定它们的活动性。该原理的离子方程式为__________。
方案Ⅱ：有人利用Fe、Cu作电极设计成原电池，以确定它们的活动性。试在下面的方框内画出原电池装置图，标出原电池的电极材料和电解质溶液，并写出电极反应式。
正极反应式：__________________________________
负极反应式：__________________________________
方案Ⅲ：结合你所学的知识，帮助他们再设计一个验证Fe、Cu活动性的简单实验方案：____________(与方案Ⅰ、Ⅱ不能雷同)，用离子方程式表示其反应原理：________。
解析：方案Ⅰ：铁与酸反应产生气泡，Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，而铜与酸不反应。
方案Ⅱ：设计原电池时以铁、铜为电极，电解质溶液为稀硫酸或盐酸等溶液。实验现象是铁溶解，而铜极上有无色气泡产生。
在负极：Fe失去电子变为Fe2＋，Fe－2e－===Fe2＋；在正极，溶液中的H＋获得电子变为H2,2H＋＋2e－===H2↑。
方案Ⅲ：设计简单实验时注意原理与方案Ⅰ及方案Ⅱ的原理不同，且现象明显，操作简单。
将铁片置于CuSO4溶液，若铁片表面覆盖一层铜，说明Fe比Cu活动性强，离子方程式为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。(合理即可)
答案：方案Ⅰ：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
方案Ⅱ：装置如图所示
2H＋＋2e－===H2↑ Fe－2e－===Fe2＋
方案Ⅲ：将铁片置于CuSO4溶液，若铁片表面覆盖一层铜，说明Fe比Cu活动性强 Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
方法技巧：利用原电池原理比较A、B两种金属活泼性的方法
将A、B两种金属用导线连接后，插入到稀硫酸中，一段时间后，若观察到A溶解，而B上有气体放出，则说明A作负极，B作正极，即可以断定金属活泼性A>B。
考点4、考查新型电池——可充电电池的工作原理
例4．“天宫一号”飞行器白天靠太阳能帆板产生电流向镍氢电池充电，夜间镍氢电池向飞行器供电。镍氢电池的结构示意图如图所示。若电池总反应为2Ni(OH)22NiOOH＋H2。则下列说法正确的是( )
A．放电时，NiOOH发生氧化反应
B．充电时，a电极的pH增大，K＋移向b电极
C．充电时，a电极的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D．放电时，负极反应为NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－
解析：放电时，NiOOH在正极上放电，发生还原反应，A错误；充电时，a电极作阴极，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，pH增大，K＋移向a电极，B错误、C正确；放电时，负极上H2放电，D错误。
答案：C
解题技巧：4方面突破可充电电池
考点5、考查新型电池——燃料电池的工作原理
例5．如图所示为以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池的结构示意图。关于该电池的叙述不正确的是( )
A．该电池不能在高温下工作
B．电池的负极反应为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋
C．放电过程中，电子从正极区向负极区每转移1 mol，便有1 mol H＋从阳极室进入阴极室
D．微生物燃料电池具有高能量转换效率、原料广泛、操作条件温和、有生物相容性等优点，值得研究与推广
解析：高温条件下微生物会死亡，电池不能正常工作，A选项正确；电池的负极失电子，发生氧化反应，即葡萄糖失电子生成CO2气体，B选项正确；放电过程中，电子从负极区向正极区转移，C选项错误；结合题给条件分析，D选项正确。
答案：C
解题规律：特定燃料电池电极反应式的书写与判断
第一步：写出电池总反应式。
燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应。
如甲烷燃料电池(电解质：NaOH溶液)的反应式为
CH4＋2O2===CO2＋2H2O ①
CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O ②
①式＋②式得燃料电池总反应式为CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。
第二步：写出电池的正极反应式。
根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，电解质溶液不同，其电极反应有所不同，其实，我们只要熟记以下四种情况：
(1)酸性电解质溶液环境下电极反应式：
O2＋4H＋＋4e－===2H2O。
(2)碱性电解质溶液环境下电极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
(3)固体电解质(高温下能传导O2－)环境下电极反应式：O2＋4e－===2O2－。
(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下电极反应式：O2＋2CO2＋4e－===2CO。
第三步：根据电池总反应式和正极反应式，写出负极反应式。电池的总反应式－电池正极反应式＝电池负极反应式。注意在将两个反应式相减时，要约去正极的反应物O2。
注：在燃料电池中，通入燃料的电极均为负极，通入空气或氧气的电极均为正极；对于燃料电池，要注意的是：即使燃料相同，如电解质溶液不同，电极反应式可能不同，如氢氧燃料电池，在酸性介质和碱性介质中的电极反应式就不同。
随堂练习：
1．在理论上可设计成原电池的化学反应是( )
A．C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)
B．Ba(OH)2·8H2O(s)＋2NH4Cl(s)===BaCl2(aq)＋2NH3·H2O(l)＋8H2O(l)
C．CaC2(s)＋2H2O(l)===Ca(OH)2(s)＋C2H2(g)
D．CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(l)
解析：选D 能设计成原电池的化学反应属于自发进行的氧化还原反应。A为非自发的氧化还原反应，B、C不属于氧化还原反应，D为能自发进行的氧化还原反应。
2．两种金属A、B与稀硫酸组成原电池时，A是正极。下列有关推断正确的是( )
A．A的金属性强于B
B．电子不断由A电极经外电路流向B电极
C．A电极上发生的电极反应是还原反应
D．A在金属活动性顺序中一定排在氢前面
解析：选C A、B两种金属和稀硫酸组成的原电池，A是正极，说明A的金属性比B弱，A错误；外电路电子由负极流向正极，即由B电极经外电路流向A电极，B错误；原电池正极发生还原反应，即A电极上发生还原反应，C正确；A为正极，金属性较弱，可能排在氢的后面，D错误。
3．如图所示装置中，明显有电流产生的是( )
解析：选C 依据原电池的构成条件分析可知，酒精不是电解质溶液，不能构成原电池，A错误；两电极材料与电解质溶液均不能发生自发的氧化还原反应，因而也不能构成原电池，B错误；装置符合原电池的构成条件，C正确；装置没有构成闭合的回路，不能构成原电池，D错误。
4．已知空气—锌电池的电极反应如下：
锌电极：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O；
石墨电极：O2＋H2O＋2e－===2OH－。
可以判断石墨电极是( )
A．负极，发生还原反应 B．正极，发生氧化反应
C．负极，发生氧化反应 D．正极，发生还原反应
解析：选D 空气—锌电池中，失去电子的一极是负极，发生氧化反应，得到电子的一极是正极，发生还原反应，由此可知，石墨电极作正极，发生还原反应。
5.如图所示电流表的指针发生偏转，同时A极的质量减小，B极上有气泡产生，C为电解质溶液，下列说法错误的是( )
A．B极为原电池的正极
B．A、B、C分别为Zn、Cu和稀盐酸
C．C中阳离子向A极移动
D．A极发生氧化反应
解析：选C 原电池中，负极金属失去电子，发生氧化反应，逐渐溶解，质量减小，故A极为负极，B极为正极，A、D项正确；A、B、C分别为Zn、Cu和稀盐酸时，可以构成原电池，且现象符合题意，B项正确；电解质溶液中阳离子移向正极，C项错误。
6．汽车的启动电源常用铅蓄电池，其放电时的电池反应为PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，根据此反应判断，正确的是( )
A．Pb是正极
B．PbO2得电子，被氧化
C．负极反应式为Pb＋SO－2e－===PbSO4
D．电池放电时，溶液的酸性增强
解析：选C 从铅蓄电池的放电反应可以看出：放电过程中Pb被氧化生成PbSO4，因而Pb是负极，A错误；PbO2发生还原反应，被还原，B错误；铅蓄电池负极反应式为Pb－2e－＋SO===PbSO4，C正确；电池放电过程中消耗了H2SO4，使溶液酸性减弱，D错误。
7．某原电池的离子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该原电池正确的组成是( )
选项
正极
负极
电解质溶液
A
Cu
Zn
HCl
B
Zn
Cu
CuSO4
C
Cu
Zn
CuSO4
D
Cu
Zn
ZnCl2
解析：选C 将Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu拆成两个半反应：
氧化反应(负极反应)：Zn－2e－===Zn2＋。
还原反应(正极反应)：Cu2＋＋2e－===Cu。
则电池的负极是Zn，正极是比锌不活泼的金属或导电的非金属，电解质溶液中应含Cu2＋。
8．据报道，锌电池可能会取代目前广泛使用的铅蓄电池，因为锌电池容量更大，而且没有铅污染。其电池反应为2Zn＋O2===2ZnO，原料为锌粒、电解液和空气。则下列叙述正确的是( )
A．锌为正极，空气进入负极反应
B．负极反应为Zn－2e－===Zn2＋
C．正极发生氧化反应
D．电解液为强酸溶液
解析：选B 电池总反应为2Zn＋O2===2ZnO，Zn作负极，空气在正极发生反应，A错误；负极发生氧化反应，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，B正确；O2在正极发生还原反应，C错误；若电解液是强酸溶液，电池总反应应为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，D错误。
9.如图所示的装置中，M为活动性顺序位于氢之前的金属，N为石墨棒。下列关于此装置的叙述中，不正确的是( )
A．N上有气体放出
B．M为负极，N为正极
C．化学能转变为电能的装置
D．导线中有电流通过，电流方向由M到N
解析：选D 根据题意可知，M为负极，N为正极，且N极上有H2放出，导线中电流应从N到M。
10．微型钮扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH，电极反应为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O；Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。根据上述反应式，判断下列叙述中正确的是( )
A．使用过程中，溶液中的OH－向Ag2O极移动
B．使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极
C．Zn是负极，Ag2O是正极
D．Zn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应
解析：选C 银锌电池中锌为负极，Ag2O为正极，C项正确；OH－向负极移动，即向Zn极移动，A项错误；原电池中电子由负极流向正极，B项错误；负极发生氧化反应，正极发生还原反应，D项错误。
11．有A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。
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
根据实验现象回答下列问题：
(1)装置甲中负极的电极反应式是________________________________________。
(2)装置乙中正极的电极反应式是________________________________________。
(3)装置丙中溶液的pH________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)四种金属活泼性由强到弱的顺序是____________________________________。
解析：根据图Ⅰ知活动性：A>B，A作负极，电极反应为A－2e－===A2＋；根据图Ⅱ知活动性：B>C，正极反应为Cu2＋＋2e－===Cu；根据图Ⅲ知活动性：D>A，正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，故c(H＋)减小，pH增大。据Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ知活动性：D>A>B>C。
答案：(1)A－2e－===A2＋ (2)Cu2＋＋2e－===Cu
(3)变大 (4)D>A>B>C
12.锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。回答下列问题：
(1)外电路的电流方向是由________(填字母，下同)极流向________极。
(2)电池正极反应式为__________________________________________________。
(3)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？________(填“是”或“否”)，原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)结合所给装置图以及原电池反应原理，可知Li作负极材料，MnO2作正极材料，所以电子流向是从a→b，那么电流方向则是b→a。
(2)根据题目中的信息“电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li＋通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO2”，所以正极的电极反应式为MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2。
(3)因为负极的电极材料Li是活泼金属，能够与水发生反应，故不能用水代替电池中的混合有机溶剂。
答案：(1)b a
(2)MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2
(3)否 电极Li是活泼金属，能与水反应
13．铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。
(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式：
________________________________________________________________________。
(2)若将(1)中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。
正极反应：______________________________________________________________；
负极反应：______________________________________________________________。
解析：负极发生氧化反应，反应式为Cu－2e－===Cu2＋，正极发生还原反应，反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。负极：Cu；正极：C或铂；电解质溶液：FeCl3溶液。
答案：(1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
(2)装置图
正极反应：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
负极反应：Cu－2e－===Cu2＋
14．下列有关原电池的说法中，正确的是( )
A．铝片和镁片用导线连接后插入NaOH溶液中，镁片较活泼，作负极
B．铝片和铜片用导线连接后插入浓硝酸中，铜作负极
C．镀锌铁和镀锡铁的镀层破损后，前者较易被腐蚀
D．将反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋设计为原电池，则可用锌片作负极，铁片作正极，FeCl3溶液作电解质
解析：选B 原电池工作时必须依赖于一个氧化还原反应。A项是依赖于铝与NaOH溶液的反应，铝是负极；B项是依赖于铜与浓硝酸的反应，铜是负极；由于活泼性Zn>Fe>Sn，故破损后镀锡铁易被腐蚀，C项错误；根据电池反应，铁失电子，设计电池时应用铁作负极，石墨作正极，D项错误。
15.某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是( )
A．a 和 b 不连接时，铁片上会有金属铜析出
B．a 和 b 用导线连接时，铜片上发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu
C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解
D．a和b用导线连接后，Fe片上发生还原反应，溶液中的Cu2＋向铜电极移动
解析：选D 铁的活泼性强于铜，故铁能置换出铜且附着在铁棒上，A正确；a和b
用导线连接后，构成原电池，其中Fe作负极，发生氧化反应，铜作正极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，B项正确、D项错误；无论a和b是否连接，铁都被氧化生成Fe2＋，
C项正确。
16．燃料电池是燃料(如CO、H2、CH4等)跟氧气(或空气)起反应将化学能转变为电能的装置，若电解质溶液是强碱溶液，下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是( )
A．负极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．负极反应式：CH4＋8OH－－8e－===CO2＋6H2O
C．随着放电的进行，溶液的c(OH－)不变
D．放电时溶液中的阴离子向负极移动
解析：选D O2＋2H2O＋4e－===4OH－应为正极反应式，燃料氧化生成的CO2不可能从强碱溶液中逸出，它将进一步反应转化成CO，所以负极反应式为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O。由于部分碱液与CO2反应，所以溶液中c(OH－)将减小。
17．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH
下列叙述不正确的是( )
A．放电时负极反应式为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2
B．放电时正极反应式为FeO＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3＋5OH－
C．放电时每转移3 mol电子，正极有1 mol K2FeO4被氧化
D．放电时正极附近溶液的碱性增强
解析：选C 高铁电池放电时为原电池，依据原电池工作原理，放电时负极反应式为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，用总反应式减去负极反应式即得正极反应式为FeO＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3＋5OH－，放电时每转移3 mol电子，正极有1 mol K2FeO4被还原。
18．现有如下两个反应：(A)NaOH＋HCl===NaCl＋H2O (B)Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋
(1)根据两反应本质，判断能否设计成原电池？________。
(2)如果不能，说明其原因：____________。
(3)如果可以，则写出正、负极材料，其电极反应式及反应类型(“氧化”或“还原”)，电解质溶液名称：
负极：________，____________，________。
正极：________，____________，________。
电解质溶液：___________________________________________________________。
若导线上转移电子1 mol，则正极质量增加________g。
解析：(1)只有自发的氧化还原反应才能设计成原电池，(B)是氧化还原反应且能自发进行；(3)根据电池反应Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋可知，Cu失电子作负极，负极材料是Cu，正极材料应是比铜还不活泼的金属；Ag＋得电子，所以此电解质溶液只能为AgNO3溶液(因为Ag＋只能与NO大量共存)。
答案：(1)(A)不能，(B)可以
(2)(A)的反应是非氧化还原反应，没有电子转移
(3)Cu Cu－2e－===Cu2＋ 氧化 石墨棒、Ag、铂、金(任选一种) 2Ag＋＋2e－===2Ag 还原 AgNO3溶液 108
课后作业：
一、单选题
1.下列装置可以构成原电池的是
A.B.C. D.
【答案】C
【解析】A、两个电极的材料均为锌，活动性相同，无法构成原电池，A错误；B、蔗糖溶液为非电解质溶液，无法构成原电池，B错误；C、锌、石墨和硫酸铜溶液构成原电池，锌是负极，C正确；D、没有形成通路，无法构成原电池，D错误。答案选C。
【点睛】注意原电池的四个判定方法：观察电极——两极为导体且存在活泼性差异(燃料电池的电极一般为惰性电极)；观察溶液——两极插入溶液中；观察回路——形成闭合回路或两极直接接触；观察本质——原电池反应是自发的氧化还原反应。
2.下列说法正确的是 ( )
A.原电池是把电能转化为化学能的装置
B.原电池中电子流出的一极是正极,发生氧化反应
C.原电池的两极发生的反应均为氧化还原反应
D.形成原电池后,原电池中的阳离子向正极移动
【答案】D
【解析】A.原电池是将化学能转化为电能的装置，电解池是将电能转化为化学能的装置，A错误；B.原电池中电子流出的电极是负极，发生氧化反应，电子流入的电极是正极，发生还原反应，B错误；C.原电池一个电极失电子发生氧化反应，另一个电极得电子发生还原反应，C错误；D.原电池放电时，负极上失电子，负极附近聚集大量阳离子；正极上得电子，正极上聚集大量电子，则阳离子向正极移动、阴离子向负极移动，D正确；故合理选项是D。
3.已知空气—锌电池的电极反应为：锌片：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O；碳棒：O2+H2O+2e-=2OH-。据此判断，锌片是( )
A.正极并被还原 B.正极并被氧化
C.负极并被还原 D.负极并被氧化
【答案】D
【解析】锌片发生反应： Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O，电极反应中，锌元素的化合价升高，被氧化，原电池中较活泼的金属作负极，发生氧化反应，则锌为原电池的负极，被氧化，合理选项是D。
4.据报道，锌电池可能将会取代目前广泛使用的铅蓄电池，因为锌电池容量更大，而且没有铅污染。其电池反应为2Zn＋O2===2ZnO，原料为锌粒、电解质溶液和空气。则下列叙述正确的是( )
A.锌为正极，空气进入负极反应
B.负极反应为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O
C.正极发生氧化反应
D.电解质溶液为强酸
【答案】B
【解析】[Zn与O2反应的电子转移情况为===2ZnO，所以Zn作负极，负极发生氧化反应，Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O。O2是正极反应物，发生还原反应。若电解质溶液是强酸，电池的化学反应不是2Zn＋O2===2ZnO，而是Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。]
5.下列反应不可能作为原电池工作时发生的反应的是（ ）
A.Cu+2AgNO3＝Cu(NO3)2+2Ag
B.2Fe+O2+2H2O＝2Fe(OH)2
C.2H2+O2＝2H2O
D.NaOH+HCl＝NaCl+H2O
【答案】D
【解析】A、属于氧化还原反应，能作为原电池工作时发生的反应，故A错误；B、属于氧化还原反应，能作为原电池工作时发生的反应，故B错误；C、属于氧化还原反应，能作为原电池(燃料电池)工作时发生的反应，故C错误；D、不属于氧化还原反应，不能作为原电池工作时发生的反应，故D正确；故选D。
6.有a、b、c、d四个金属电极，有关的反应装置及部分反应现象如下：
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
电流计指示在导线中电流从a极流向d极
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
【答案】C
【解析】a极质量减小，b极质量增加，则a为负极，b为正极，所以金属的活动性顺序a＞b；b极有气体产生，c极无变化，所以金属的活动性顺序b＞c；d极溶解，所以d是负极，c极有气体产生，所以c是正极，所以金属的活动性顺序d＞c；电流从a极流向d极，则电子从d极流向a极，d极为负极，a极为正极，所以金属的活动性顺序d＞a，四种金属的活动性顺序d＞a＞b＞c，故选C。
【点睛】形成原电池时，活泼金属作负极，不活泼金属作正极，负极逐渐溶解，正极上有气泡生成或有金属析出，电子从负极经外电路流向正极，溶液中阴离子向负极移动。
7.有关电化学知识的描述正确的是
A.CaO+H2O=Ca(OH)2,可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能
B.原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成
C.从理论上讲，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池
D.原电池工作时，正极表面一定有气泡产生
【答案】C
【解析】A．能设计成原电池的反应必须是自发进行的放热的氧化还原反应，该反应不是氧化还原反应，所以不能设计成原电池，故A错误；B．燃料电池中原电池的两极相同，可均为Pt电极，则原电池的两极不一定是由活动性不同的两种金属组成，也可为金属与非金属电极，故B错误；C．能自发进行的氧化还原反应，且为放热的反应都可设计成原电池，则理论上说，不能自发进行的氧化还原反应可设计成电解装置发生，故C正确；D. 原电池工作时，正极表面不一定有气泡产生，如铁-铜-硫酸铜原电池，正极上析出铜固体，故D错误；故选C。
8.我国不同能源发电量占比如下。下列说法错误的是( )
水电
火电
核电
风电
太阳能发电
19.71%
71.60%
3.56%
4.02%
1.11%
A.燃煤发电能量转换过程为化学能→电能→热能→机械能
B.水能、风能、核能及太阳能都属于清洁能源
C.大幅度增大水电、核电、风电及太阳能发电比例，有利于环境保护
D.水能、煤、风能及太阳能发电过程中均没有新核素生成
【答案】A
【解析】A.燃煤火电厂能量转换过程是：燃料在锅炉中燃烧加热水使成蒸汽，将燃料的化学能转变成热能，蒸汽压力推动汽轮机旋转，热能转换成机械能，然后汽轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能，即化学能→热能→机械能→电能，故选A；
B.太阳能、水能、风能等使用起来无污染，属于清洁能源，故不选B；
C.调整能源结构，降低煤电比例，增大水电、核电比例，能够减少有害气体、温室气体排放，故不选C；
D.水能、煤、风能及太阳能发电过程中无原子核的改变，过程中均没有新核素生成，故不选D；
答案：A
9.汽车的启动电源常用铅蓄电池。其结构如图所示，放电时的电池反应为PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。根据此反应判断下列说法正确的是（ ）
A.PbO2是电池的负极
B.Pb是电池的负极
C.PbO2得电子，被氧化
D.电池放电时，溶液的酸性增强
【答案】B
【分析】根据放电时的电池反应：PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O可知，Pb在放电时失去电子被氧化，为电池的负极，PbO2在放电时得到电子被还原，为电池的正极，放电过程中消耗了硫酸，酸性减弱，据此解答。
【详解】A．由放电反应PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O可知，PbO2在放电时得到电子被还原，为电池的正极，A错误；
B．根据放电反应可知，Pb失去电子被氧化，为电池的负极， B正确；
C．PbO2在放电时得到电子被还原，C错误；
D．由于电池放电过程中消耗了硫酸，溶液中氢离子浓度逐渐减小，溶液的酸性减弱，D错误。
答案选B。
【点睛】注意掌握常见化学电源的类型及工作原理，能够根据原电池总反应判断两极，并能正确书写电极反应式。
10.如图所示装置，电流表指针发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的（ ）
A.A是Zn，B是Cu，C为稀硫酸
B.A是Cu，B是Zn，C为稀硫酸
C.A是Cu，B是Fe，C为硝酸铜溶液
D.A是Fe，B是Ag，C为稀AgNO3溶液
【答案】C
【解析】该原电池中，A极逐渐变粗，B极逐渐变细，所以B作负极，A作正极，B的活泼性大于A的活泼性，所以 A、D错误； A极逐渐变粗，说明有金属析出，B选项析出氢气不是金属，故B项错误；C选项析出金属，所以C 符合题意，故选C 。
11.某华人科学家和他的团队研发出“纸电池” (如图)。这种一面镀锌、一面镀二氧化锰的超薄电池在使用印刷与压层技术后，变成一张可任意裁剪大小的“电纸”，厚度仅为0.5毫米，可以任意弯曲和裁剪。纸内的离子“流过”水和氧化锌组成电解液，电池总反应式为： Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnO(OH)。下列说法正确的是
A.该电池的正极材料为锌
B.该电池反应中二氧化锰发生了氧化反应
C.电池的正极反应式为2MnO2 +2H2O+2e-= 2MnO(OH)+2OH-
D.当有0.1mol锌溶解时，流经电解液的电子数为1.204×1023
【答案】C
【分析】由反应的总方程式可知，该原电池中，Zn元素化合价升高，被氧化，Mn元素化合价降低，被还原，则锌作负极、二氧化锰作正极，负极电极反应为Zn-2e-+2OH-═ZnO+H2O，正极电极反应为2MnO2+2e-+2H2O═2MnO（OH）+2OH-，电子从负极沿导线流向正极。
【详解】A．该原电池中，锌元素化合价由0价变为+2价，锌失电子作负极，故A错误；B．该原电池中，锰元素化合价由+4价变为+3价，所以二氧化锰作正极，发生还原反应，故B错误；C．正极上二氧化锰得电子发生还原反应，电极反应式为MnO2+e-+H2O═MnO（OH）+OH-，故C正确；D．电子从负极沿导线流向之间，不经过电解质溶液，故D错误。故答案为C
【点睛】根据元素化合价变化确定正负极，难点是电极反应式的书写，注意电子不进入电解质溶液，电解质溶液中阴阳离子定向移动形成电流。
12.小颖同学用如图所示装置研究原电池原理，下列说法错误的是( )
A.若将图1装置的Zn、Cu直接接触，Cu片上能看到气泡产生
B.图2装置中SO42-向Cu片移动
C.若将图2中的Zn片改为Mg片，Cu片上产生气泡的速率加快
D.图2与图3中正极生成物的质量比为1:32时，Zn片减轻的质量相等
【答案】B
【解析】A. Zn、Cu直接接触就能构成闭合回路而形成原电池，稀硫酸作电解质溶液，所以Cu捧上可看到有气体产生，故A正确；B. SO42-带负电荷，向负极移动，即向Zn棒移动，故B错误；C. 由于Mg失电子能力强于Zn，所以将Zn改为Mg时，电子转移速率加快，生成H2的速率也加快，故C正确；D. 若图(2)装置中正极上产生2gH2时转移2mol电子，消耗负极Zn的质量为65g，则图(3)装置中正极上析出64gCu时（根据1:32进行分析），转移2mol电子，消耗负极Zn的质量为65g，即两装置中Zn棒减轻的质量相等，故D正确；故选：B。
【点睛】构成原电池的要素：自发进行的氧化还原反应；闭合回路；活泼性不同的两极；电解质溶液。
二、填空题
13.研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。总反应为：2Li＋2H2O=2LiOH＋H2↑。
（1）该电池的负极是______，负极反应式是___________。
（2）正极现象是_______________。
（3）放电时OH－向______移动(填“正极”或“负极”)。
【答案】 (1). 锂 (2). Li－e－=Li＋ (3). 有无色气体产生 (4). 负极
【解析】
【分析】该反应中，水是氧化剂，金属锂为还原剂。依据原电池的原理可知，金属锂做原电池的负极，发生失电子的氧化反应，水在正极（钢板上）得电子生成氢气，溶液中的阴离子向负极移动，据此作答。
【详解】根据上述分析可知，
（1）该电池的负极为锂，发生失电子的氧化反应生成锂离子，其电极反应式为：Li－e－=Li＋；
（2）水在正极（钢板上）得电子生成氢气，则其现象是有无色气体产生；
（3）放电时OH－向负极移动。
三、实验题
14.分别按下图A、B、C所示装置进行实验，图中三个烧杯里的溶液为同浓度的稀硫酸。请回答下列问题：
（1）以下叙述中,正确的是__________。
A．B中铁片是负极,C中铁片是正极
B．三个烧杯中铁片表面均无气泡产生
C．产生气泡的速率A中比B中慢
D．B溶液中SO42-向铁片电极移动
（2）装置B变化过程中能量转化的形式主要是:____________。
（3）装置B中正极反应式为____________，负极反应式为____________。
（4）有同学想把Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应设计成原电池,你认为是否可行?__________(填“是”或“否”),理由是__________。
【答案】 (1). ACD (2). 化学能转化为电能 (3). 2H++2e-=H2↑ (4). Fe-2e-=Fe2+ (5). 否 (6). 不是氧化还原反应
【解析】
（1）活动性：Zn＞Fe＞Sn活沷性强的金属易失电子作负极，故A正确；B、A烧杯中铁直接反应表面有气泡，C中铁作正极，烧杯中铁表面有气泡，故B错误；C、B形成原电池，比A中反应速率快，产生气泡的速率A中比B中慢，故C正确；D、原电池中阴离子移向负极，B中Fe是负极，B溶液中SO42-向铁片电极移动，故D正确；故选ACD。（2）装置B形成原电池，变化过程中能量转化的形式主要是:化学能转化为电能；（3）Sn作正极，正极上氢离子得电子生成氢气装置B中正极反应式为 2H++2e-=H2↑，活泼金属锌作负极，电极反应为Fe，负极反应式为Fe-2e-=Fe2+ ；（4）常温下自法进行的氧化还原反应，且为放热反应可设计成原电池，而Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应为吸热反应，且为非氧化还原反应，则不能设计成原电池。
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