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微專題四　原電池原理考查熱點再落實
一、原電池中正、負極的判斷依據
判斷依據 負極 正極
電極材料 活動性較強的金屬 活動性較弱的金屬或能導電的非金屬
發生反應 失電子發生氧化反應 得電子發生還原反應
電流方向 電流流入的一極 電流流出的一極
電子流向 電子流出的一極 電子流入的一極
離子的移動方向 陰離子移向的一極 陽離子移向的一極
反應現象 電極溶解 電極增重或有氣體產生
例1　鉛蓄電池常用作汽車電瓶，其構造如圖所示，工作時該電池總反應的方程式為Pb+PbO2+
2H2SO42PbSO4+2H2O。
按要求回答下列問題：
(1)負極材料是　　　　　　，正極材料是　　　　　，電解質溶液是　　　　。
(2)工作時，電解質溶液中的H+移向　　　極。
(3)工作時，電解質溶液中硫酸的濃度　　　　(填“增大”“減小”或“不變”)。
(4)當鉛蓄電池向外電路提供2 mol e-時，理論上負極板的質量增加　　　　g。
二、電極反應式的書寫與判斷
1.書寫電極反應式的原則
電極反應式遵循質量守恒、得失電子守恒及電荷守恒，遵循離子方程式的書寫規則，兩電極反應式相加得電池總化學(或離子)方程式。
2.書寫電極反應式的基本類型
(1)類型一　題目給定原電池的裝置圖，未給總反應式
①首先找出原電池的正、負極，即分別找出氧化劑和還原劑。
②結合電解質判斷出還原產物和氧化產物。
③遵循氧化還原反應離子方程式配平原則，寫出電極反應式。(注意：電極產物能否與電解質溶液共存，如鉛蓄電池的負極鉛失電子變為Pb2+，但Pb2+與硫酸溶液中的S不共存，因而負極電極反應式為Pb-2e-+SPbSO4)
④將兩電極反應式相加(注意兩極得失電子數相等)可得電池總反應式。
(2)類型二　題目中給出原電池的總反應式
①分析原電池總反應式中各元素的化合價變化情況，找出氧化劑及其對應的還原產物，氧化劑發生的反應即為正極反應；找出還原劑及其對應的氧化產物，還原劑發生的反應即為負極反應。
②當氧化劑、還原劑、氧化產物、還原產物由多種元素組成時，還應考慮電解質是否參與了反應。
③若有一個電極反應式較難寫出，可先寫出較易寫出的電極反應式，然后再用總反應式減去該電極反應式即得到另一電極反應式。
例2　如圖所示，可形成氫氧燃料電池。通常氫氧燃料電池有酸式(當電解質溶液為稀硫酸時)和堿式(當電解質溶液為NaOH溶液時)兩種。試回答下列問題：
(1)酸式電池的電極反應：
負極：　　　　　　　　　　　　，
正極：　　　　　　　　　　　　；
電池總反應：　　　　　　　　　　　　。
(2)堿式電池的電極反應：
負極：　　　　　　　　　　　　　，
正極：　　　　　　　　　　　　　；
電池總反應：　　　　　　　　　　　　　。
例3　鋰離子電池是新型高能電池，它以質量輕、能量高而受到了普遍重視，目前已研制成功多種鋰離子電池，某種鋰離子電池的總反應式為Li+MnO2LiMnO2，下列說法正確的是(　　)
A.Li是正極，電極反應式為Li-e-Li+
B.Li是負極，電極反應式為Li-e-Li+
C.MnO2是負極，電極反應式為MnO2+e-Mn
D.Li是負極，電極反應式為Li-2e-Li2+
三、原電池原理的應用
1.設計原電池
(1)定：確定一個能夠自發進行的氧化還原反應。
(2)拆：將氧化還原反應拆分為氧化反應和還原反應兩個半反應，分別作為負極和正極的電極反應。
還原劑-ne-氧化產物(負極電極反應)；
氧化劑+ne-還原產物(正極電極反應)。
(3)找：根據氧化還原反應中的還原劑和氧化劑確定原電池的負極和電解質溶液，正極一般選擇比負極穩定的金屬或能導電的非金屬。
(4)畫：連接電路形成閉合回路，畫出原電池示意圖。
2.比較金屬的活動性強弱
(1)原理：原電池中，一般活動性強的金屬為負極，活動性弱的金屬為正極。
(2)應用：有兩種金屬A和B，用導線連接后插入稀硫酸中，觀察到A極溶解，B極上有氣泡產生，由原電池原理可知，金屬活動性：A>B。
3.加快氧化還原反應速率
如實驗室用Zn和稀硫酸(或稀鹽酸)反應制備H2，常用粗鋅。原因是粗鋅中的雜質和鋅、稀硫酸形成原電池，加快了鋅的腐蝕，使產生H2的速率加快。
例4　(2023·河南安陽二中月考)把a、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導線兩兩相連組成原電池。①a、b相連時，a為負極；②c、d相連時，電流方向為由d到c；③a、c相連時，a極質量減輕；④b、d相連時，b上有大量氣泡產生。則四種金屬的活動性強弱順序為(　　)
A.a>b>c>d B.a>c>d>b
C.c>a>b>d D.b>d>c>a
例5　一個原電池的總反應是Zn+Cu2+Zn2++Cu，該原電池的合理組成是(　　)
選項 正極 負極 電解質溶液
A Zn Cu CuCl2
B Cu Zn H2SO4
C Cu Zn CuSO4
D Zn Fe CuCl2
1.將等質量的兩份鋅粒a、b分別加入過量的稀硫酸中，同時向a中加少許膽礬晶體，下列各圖表示產生氫氣的體積V(L)與時間t(min)的關系正確的是(　　)
2.如圖是四種燃料電池的工作原理示意圖，其中正極反應生成水的是(　　)
3.(2023·河南安陽二中月考)化學電池已成為人類生產生活的重要能量來源之一，化學電池是根據原電池原理制成的。根據如圖裝置，下列說法正確的是(　　)
A.若X為Zn，Y為CuSO4溶液，則溶液中的Cu2+向X電極移動
B.若X為Fe，Y為稀硫酸，則銅電極區的電極反應式為2H++e-H2↑
C.若X為Al，Y為濃硝酸，則鋁電極上的電極反應式為Al-3e-Al3+
D.若X為Zn，Y為CuSO4溶液，當電路中轉移0.2 mol電子時，電解質溶液增加0.1 g
4.銀鋅電池是一種常見化學電源，其反應原理：Zn+Ag2O+H2OZn(OH)2+2Ag，其工作示意圖如圖所示。下列說法不正確的是(　　)
A.Zn電極是負極
B.Ag2O電極發生還原反應
C.Zn電極的電極反應式：Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2
D.放電前后電解質溶液的pH保持不變
5.下列關于如圖所示原電池的敘述錯誤的是(　　)
A.電池工作時，電流由b電極流向a電極
B.放電時，微生物所在電極區發生氧化反應
C.放電過程中，H+從正極區移向負極區
D.正極的電極反應式為MnO2+4H++2e-Mn2++2H2O
6.(2023·江西景德鎮高一期中)原電池揭示了氧化還原反應的本質是電子轉移，實現了化學能轉化成電能，使氧化還原反應在現代生活中獲得重大應用，從而改變了人們的生活方式。
某興趣小組為探究原電池工作原理，利用金屬Zn與稀H2SO4反應，通過如圖所示裝置A、B進行實驗，實驗過程中裝置A內溶液的溫度升高，裝置B的電流表指針發生偏轉。
根據所學知識，完成下列各題：
(1)裝置B為原電池，則Cu作　　　(填“正”或“負”)極，Zn電極上的電極反應式為　　　　　　　　　　　　，Cu電極上的現象是　　　　　　。請簡述確定Cu電極沒有參與反應的實驗依據：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)一般把金屬導線稱為“電子導體”，把電解質溶液稱為“離子導體”。裝置B中電池工作時“電子導體”中電子的流動方向可描述為　　　　　　　　　　　　　；“離子導體”中主要離子的移動方向可描述為
　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)從能量轉化的角度來看，裝置A中反應物的總能量　　　　　(填“高于”“低于”或“等于”)生成物的總能量；從反應速率的角度上看，可以觀察到A中反應比B中　　(填“快”或“慢”)。
(4)裝置B中稀H2SO4用足量CuSO4溶液代替，起始時Zn電極和Cu電極的質量相等，當導線中有0.2 mol電子轉移時，Zn電極和Cu電極的質量差為　　　　　　。
(5)該小組同學由此得出的結論錯誤的是　　　　(填字母)。
A.任何自發進行的氧化還原反應均可以設計成原電池
B.裝置B中Cu電極不可用碳棒代替
C.原電池的負極發生還原反應
D.原電池裝置中化學能全部轉化為電能
7.(1)據報道，我國擁有完全自主產權的氫氧燃料電池車在北京奧運會期間為運動員提供服務。某種氫氧燃料電池的電解液為HCl溶液，據此回答以下問題：
①氫氣是　　　　極，電極反應式是　　　　　　　　　　　　　　。
②當電解液為NaOH溶液時，氫氣是　　極，電極反應式是　　　　　　　　　　　　　。
(2)一般來說，根據一個氧化還原反應便可設計一個原電池。例如，某種燃料電池的總反應是CH4+2O2
+2OH-C+3H2O。在此燃料電池中，每消耗1 mol CH4，轉移電子　　　mol，負極發生的電極反應是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，正極發生的電極反應是　　　　　　　　　　
　　　　　　。
答案精析
例1　(1)Pb　PbO2　H2SO4溶液　(2)PbO2(或正)
(3)減小　(4)96
解析　(4)負極每個Pb失去2e-，生成一個PbSO4，負極增加一個S，S的摩爾質量為96 g·mol-1。
例2　(1)H2-2e-2H+　O2+4e-+4H+2H2O　2H2+O22H2O
(2)H2-2e-+2OH-2H2O　O2+4e-+2H2O4OH-　2H2+O22H2O
解析　(1)正極上，O2得電子變為O2-，溶液中O2-不能單獨存在，酸性條件下與H+結合成H2O；負極上，H2失電子變為H+，H+進入電解質溶液。(2)正極上，O2得電子變為O2-，溶液中O2-不能單獨存在，堿性條件下與H2O結合成OH-；負極上，H2失電子變為H+，堿性條件下H+不能大量存在，與OH-結合成H2O。
例3　B　［根據總反應式可判斷出Li被氧化，應為負極材料，其失電子成為Li+，正極放電的為MnO2。］
例4　B　［根據原電池原理，一般負極金屬的活動性比正極金屬的活動性強；電子流動方向是由負極流向正極，電流方向與電子流動方向相反；由此可對金屬活動性強弱作出如下判斷：①a>b，②c>d，③a>c，④d>b，則金屬活動性強弱順序為a>c>d>b。］
例5　C　［原電池中，相對活潑的金屬作負極，發生氧化反應；不活潑金屬作正極，發生還原反應。所以根據原電池總反應的離子方程式：Zn+Cu2+Zn2++Cu知，該原電池中，鋅為負極，銅為正極，硫酸銅溶液作電解質溶液，即選項C正確。］
跟蹤訓練
1.A　［將等質量的兩份鋅粒a、b分別加入過量的稀硫酸中，同時向a中加少許膽礬晶體，那么在a中鋅粒會先與硫酸銅發生置換反應生成銅，鋅、銅與稀硫酸會形成原電池，反應速率會加快，所以a中生成氫氣的速率比b中的快，但a中已經有一部分鋅與硫酸銅反應，所以產生的氫氣會比b中的少。］
2.C　［固體氧化物燃料電池中正極通入空氣，負極通入氫氣，正極的電極反應為O2+4e-2O2-，故A不符合題意；堿性氫氧燃料電池中正極通入氧氣，負極通入氫氣，正極的電極反應為O2+2H2O+4e-4OH-，故B不符合題意；質子交換膜燃料電池中正極通入空氣，負極通入氫氣，正極的電極反應為O2+4H++4e-2H2O，故C符合題意；熔融鹽燃料電池中正極通入氧氣和二氧化碳，負極通入一氧化碳和氫氣，正極的電極反應為O2+2CO2+4e-2C，故D不符合題意。］
3.D　4.D
5.C　［由原電池裝置分析可得，電池工作時，b電極區的Cm(H2O)n轉化為CO2，C元素化合價升高，Cm(H2O)n失去電子發生氧化反應，b電極作負極，a電極上MnO2轉化為Mn2+，Mn元素化合價降低，MnO2得到電子發生還原反應，a電極作正極。電池工作時，電流由正極流向負極，即由a電極流向b電極，A項正確；放電過程中，陽離子移向正極，故H+應從負極區移向正極區，C項錯誤；a電極上MnO2得到電子發生還原反應，電極反應式為MnO2+4H++2e-Mn2++2H2O，D項正確。］
6.(1)正　Zn-2e-Zn2+　 有氣泡產生　反應前后溶液顏色與銅電極表面沒有明顯變化
(2)電子從負極(Zn)流出經外電路流向正極(Cu)　H+向正極(Cu)移動、S向負極(Zn)移動
(3)高于　慢　(4)12.9 g　(5)BCD
解析　(1)裝置B為原電池，Cu作正極，發生還原反應：2H++2e-H2↑，有氣泡產生；Zn作負極，發生氧化反應：Zn-2e-Zn2+；反應前后溶液顏色與銅電極表面沒有明顯變化，說明Cu沒有參與反應。(2)Cu作正極，Zn作負極，所以裝置B中電池工作時“電子導體”中電子的流動方向可描述為電子從負極(Zn)流出經外電路流向正極(Cu)；“離子導體”中主要離子的移動方向可描述為H+向正極(Cu)移動、S向負極(Zn)移動。(3)實驗過程中裝置A內溶液的溫度升高，從能量轉化的角度來看，裝置A中反應物的總能量高于生成物的總能量；裝置B的電流表指針發生偏轉，原電池可以加快反應速率，所以A中反應速率比B中慢。(4)裝置B中稀H2SO4用足量CuSO4溶液代替，Cu作正極，發生還原反應：Cu2++2e-Cu，Zn作負極，發生氧化反應：Zn-2e-Zn2+；當導線中有0.2 mol電子轉移時，Zn電極質量減少0.1 mol×65 g·mol-1
=6.5 g，Cu電極質量增加0.1 mol×64 g·mol-1=6.4 g，起始時Zn電極和Cu電極的質量相等，當導線中有
0.2 mol電子轉移時，Zn電極和Cu電極的質量差為12.9 g。(5)理論上說，任何能自發進行的氧化還原反應都可設計成原電池，故A正確；裝置B中Cu作正極，可用碳棒代替，故B錯誤；原電池的負極發生氧化反應，故C錯誤；原電池裝置中化學能部分轉化為電能，故D錯誤。
7.(1)①負　H2-2e-2H+　②負　H2-2e-+2OH-2H2O
(2)8　CH4-8e-+10OH-C+7H2O　O2+4e-+2H2O4OH-
解析　(1)當為酸性介質時，H2失去電子生成H+，當介質為堿性時，生成的H+又會與OH-發生反應，生成H2O。(2)根據電池的總反應，可知原電池的介質為堿性，負極產物為C。(共47張PPT)
原電池原理考查熱點再落實
微專題四
第2章　第2節
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一、原電池中正、負極的判斷依據
判斷依據 負極 正極
電極材料 活動性較強的金屬 活動性較弱的金屬或能導電的非金屬
發生反應 失電子發生氧化反應 得電子發生還原反應
電流方向 電流流入的一極 電流流出的一極
電子流向 電子流出的一極 電子流入的一極
離子的移動方向 陰離子移向的一極 陽離子移向的一極
反應現象 電極溶解 電極增重或有氣體產生
例1　鉛蓄電池常用作汽車電瓶，其構造如圖所示，工作時該電池總反應的方程式為Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O。
按要求回答下列問題：
(1)負極材料是　　　，正極材料是　　　，電解質溶液是　　 　。
(2)工作時，電解質溶液中的H+移向_ ______ 極。
Pb
PbO2
H2SO4溶液
PbO2(或正)
(3)工作時，電解質溶液中硫酸的濃度______　　　(填“增大”“減小”或“不變”)。
(4)當鉛蓄電池向外電路提供2 mol e-時，理論上負極板的質量增加　　g。
減小
96
負極每個Pb失去2e-，生成一個PbSO4，負極增加一個S，S的摩爾質量為96 g·mol-1。
二、電極反應式的書寫與判斷
1.書寫電極反應式的原則
電極反應式遵循質量守恒、得失電子守恒及電荷守恒，遵循離子方程式的書寫規則，兩電極反應式相加得電池總化學(或離子)方程式。
2.書寫電極反應式的基本類型
(1)類型一　題目給定原電池的裝置圖，未給總反應式
①首先找出原電池的正、負極，即分別找出氧化劑和還原劑。
②結合電解質判斷出還原產物和氧化產物。
③遵循氧化還原反應離子方程式配平原則，寫出電極反應式。(注意：電極產物能否與電解質溶液共存，如鉛蓄電池的負極鉛失電子變為Pb2+，但Pb2+與硫酸溶液中的S不共存，因而負極電極反應式為Pb-2e-+S===PbSO4)
④將兩電極反應式相加(注意兩極得失電子數相等)可得電池總反應式。
(2)類型二　題目中給出原電池的總反應式
①分析原電池總反應式中各元素的化合價變化情況，找出氧化劑及其對應的還原產物，氧化劑發生的反應即為正極反應；找出還原劑及其對應的氧化產物，還原劑發生的反應即為負極反應。
②當氧化劑、還原劑、氧化產物、還原產物由多種元素組成時，還應考慮電解質是否參與了反應。
③若有一個電極反應式較難寫出，可先寫出較易寫出的電極反應式，然后再用總反應式減去該電極反應式即得到另一電極反應式。
例2　如圖所示，可形成氫氧燃料電池。通常氫氧燃料電池有酸式(當電解質溶液為稀硫酸時)和堿式(當電解質溶液為NaOH溶液時)兩種。試回答下列問題：
(1)酸式電池的電極反應：
負極：_____________，
正極：____________________；
電池總反應：________________。
2H2+O2===2H2O
H2-2e-===2H+
O2+4e-+4H+===2H2O
正極上，O2得電子變為O2-，溶液中O2-不能單獨存在，酸性條件下與H+結合成H2O；負極上，H2失電子變為H+，H+進入電解質溶液。
(2)堿式電池的電極反應：
負極：______________________，
正極：______________________；
電池總反應：________________。
H2-2e-+2OH-===2H2O
O2+4e-+2H2O===4OH-
2H2+O2===2H2O
正極上，O2得電子變為O2-，溶液中O2-不能單獨存在，堿性條件下與H2O結合成OH-；負極上，H2失電子變為H+，堿性條件下H+不能大量存在，與OH-結合成H2O。
例3　鋰離子電池是新型高能電池，它以質量輕、能量高而受到了普遍重視，目前已研制成功多種鋰離子電池，某種鋰離子電池的總反應式為Li+MnO2===LiMnO2，下列說法正確的是
A.Li是正極，電極反應式為Li-e-===Li+
B.Li是負極，電極反應式為Li-e-===Li+
C.MnO2是負極，電極反應式為MnO2+e-===Mn
D.Li是負極，電極反應式為Li-2e-===Li2+
√
根據總反應式可判斷出Li被氧化，應為負極材料，其失電子成為Li+，正極放電的為MnO2。
三、原電池原理的應用
1.設計原電池
(1)定：確定一個能夠自發進行的氧化還原反應。
(2)拆：將氧化還原反應拆分為氧化反應和還原反應兩個半反應，分別作為負極和正極的電極反應。
還原劑-ne-===氧化產物(負極電極反應)；
氧化劑+ne-===還原產物(正極電極反應)。
(3)找：根據氧化還原反應中的還原劑和氧化劑確定原電池的負極和電解質溶液，正極一般選擇比負極穩定的金屬或能導電的非金屬。
(4)畫：連接電路形成閉合回路，畫出原電池示意圖。
2.比較金屬的活動性強弱
(1)原理：原電池中，一般活動性強的金屬為負極，活動性弱的金屬為正極。
(2)應用：有兩種金屬A和B，用導線連接后插入稀硫酸中，觀察到A極溶解，B極上有氣泡產生，由原電池原理可知，金屬活動性：A>B。
3.加快氧化還原反應速率
如實驗室用Zn和稀硫酸(或稀鹽酸)反應制備H2，常用粗鋅。原因是粗鋅中的雜質和鋅、稀硫酸形成原電池，加快了鋅的腐蝕，使產生H2的速率加快。
例4　(2023·河南安陽二中月考)把a、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導線兩兩相連組成原電池。①a、b相連時，a為負極；②c、d相連時，電流方向為由d到c；③a、c相連時，a極質量減輕；④b、d相連時，b上有大量氣泡產生。則四種金屬的活動性強弱順序為
A.a>b>c>d B.a>c>d>b
C.c>a>b>d D.b>d>c>a
√
根據原電池原理，一般負極金屬的活動性比正極金屬的活動性強；電子流動方向是由負極流向正極，電流方向與電子流動方向相反；由此可對金屬活動性強弱作出如下判斷：①a>b，②c>d，③a>c，
④d>b，則金屬活動性強弱順序為a>c>d>b。
例5　一個原電池的總反應是Zn+Cu2+===Zn2++Cu，該原電池的合理組成是
選項 正極 負極 電解質溶液
A Zn Cu CuCl2
B Cu Zn H2SO4
C Cu Zn CuSO4
D Zn Fe CuCl2
√
原電池中，相對活潑的金屬作負極，發生氧化反應；不活潑金屬作正極，發生還原反應。所以根據原電池總反應的離子方程式：Zn+Cu2+===Zn2++Cu知，該原電池中，鋅為負極，銅為正極，硫酸銅溶液作電解質溶液，即選項C正確。
1.將等質量的兩份鋅粒a、b分別加入過量的稀硫酸中，同時向a中加少許膽礬晶體，下列各圖表示產生氫氣的體積V(L)與時間t(min)的關系正確的是
√
將等質量的兩份鋅粒a、b分別加入過量的稀硫酸中，同時向a中加少許膽礬晶體，那么在a中鋅粒會先與硫酸銅發生置換反應生成銅，鋅、銅與稀硫酸會形成原電池，反應速率會加快，所以a中生成氫氣的速率比b中的快，但a中已經有一部分鋅與硫酸銅反應，所以產生的氫氣會比b中的少。
2.如圖是四種燃料電池的工作原理示意圖，其中正極反應生成水的是
√
固體氧化物燃料電池中正極通入空氣，負極通入氫氣，正極的電極反應為O2+4e-===2O2-，故A不符合題意；
堿性氫氧燃料電池中正極通入氧氣，負極通入氫氣，正極的電極反應為O2+2H2O+4e-===4OH-，故B不符合題意；
質子交換膜燃料電池中正極通入空氣，負極通入氫氣，正極的電極反應為O2+4H++4e-===2H2O，故C符合題意；
熔融鹽燃料電池中正極通入氧氣和二氧化碳，負極通入一氧化碳和氫氣，正極的電極反應為O2+2CO2+4e-===2C，故D不符合題意。
3.(2023·河南安陽二中月考)化學電池已成為人類生產生活的重要能量來源之一，化學電池是根據原電池原理制成的。根據如圖裝置，下列說法正確的是
A.若X為Zn，Y為CuSO4溶液，則溶液中的Cu2+向X電極移動
B.若X為Fe，Y為稀硫酸，則銅電極區的電極反應式為2H++e-===H2↑
C.若X為Al，Y為濃硝酸，則鋁電極上的電極反應式為Al-3e-===Al3+
D.若X為Zn，Y為CuSO4溶液，當電路中轉移0.2 mol電子時，電解質
溶液增加0.1 g
√
若X為Zn，金屬性鋅強于銅，鋅是負極，Y為CuSO4溶液，則溶液中的Cu2+向正極即銅電極移動，A錯誤；
若X為Fe，Y為稀硫酸，金屬性鐵強于銅，鐵是負極，
銅是正極，則銅電極上的電極反應式為2H++2e-===H2↑，B錯誤；
若X為Al，Y為濃硝酸，常溫下鋁遇濃硝酸鈍化，故鋁是正極，銅是負極，則鋁電極上的電極反應式為N+e-+2H+===NO2↑+H2O，C錯誤；
若X為Zn，Y為CuSO4溶液，金屬性鋅強于銅，鋅是負極，當電路中轉移0.2 mol電子時，溶解0.1 mol鋅，析出0.1 mol銅，所以電解質溶液增加6.5 g-6.4 g=0.1 g，D正確。
4.銀鋅電池是一種常見化學電源，其反應原理：Zn+Ag2O+H2O===
Zn(OH)2+2Ag，其工作示意圖如圖所示。下列說法不正確的是
A.Zn電極是負極
B.Ag2O電極發生還原反應
C.Zn電極的電極反應式：Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2
D.放電前后電解質溶液的pH保持不變
√
反應中鋅失去電子，Zn電極是負極，A正確；
Ag2O得到電子，發生還原反應，B正確；
電解質溶液顯堿性，Zn電極的電極反應式：Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2，C正確；
根據化學方程式可知消耗水，且KOH未參加反應，氫氧根離子濃度增大，放電后電解質溶液的pH升高，D錯誤。
5.下列關于如圖所示原電池的敘述錯誤的是
A.電池工作時，電流由a電極流向b電極
B.放電時，微生物所在電極區發生氧化反應
C.放電過程中，H+從正極區移向負極區
D.正極的電極反應式為MnO2+4H++2e-===Mn2++2H2O
√
由原電池裝置分析可得，電池工作時，b電極區的Cm(H2O)n轉化為CO2，C元素化合價升高，Cm(H2O)n失去電子發生氧化反應，b電極作負極，a電極上MnO2轉化為Mn2+，Mn元素化合
價降低，MnO2得到電子發生還原反應，a電極作正極。電池工作時，電流由正極流向負極，即由a電極流向b電極，A項正確；
放電過程中，陽離子移向正極，故H+應從負極區移向正極區，C項錯誤；
a電極上MnO2得到電子發生還原反應，電極反應式為MnO2+4H++2e-===Mn2++2H2O，D項正確。
6.(2023·江西景德鎮高一期中)原電池揭示了氧化還原反應的本質是電子轉移，實現了化學能轉化成電能，使氧化還原反應在現代生活中獲得重大應用，從而改變了人們的生活方式。
某興趣小組為探究原電池工作原理，利用金屬Zn與稀H2SO4反應，通
過如圖所示裝置A、B進行實驗，實驗過程中裝置A內溶液的溫度升高，裝置B的電流表指針發生偏轉。
根據所學知識，完成下列各題：
應的實驗依據：_________________________________________。
(1)裝置B為原電池，則Cu作　　(填“正”或“負”)極，Zn電極上的電極反應式為　　 　　，Cu電極上的現象是　　　　　。請簡述確定Cu電極沒有參與反
正
Zn-2e-===Zn2+l
有氣泡產生
反應前后溶液顏色與銅電極表面沒有明顯變化
裝置B為原電池，Cu作正極，發生還原反應：2H++2e-===H2↑，有氣泡產生；Zn作負極，發生氧化反應：Zn-2e-===Zn2+；反應前后溶液顏色與銅電極表面沒有明顯變化，說明Cu沒有參與反應。
(2)一般把金屬導線稱為“電子導體”，把電解質溶液稱為“離子導體”。裝置B中電池工作時“電子導體”中電子的流動方向可描述為　　　　　 　；
電子從負極(Zn)流出經外電路流向正極(Cu)
“離子導體”中主要離子的移動方向可描述為____________________
_____________________。
向負極(Zn)移動
H+向正極(Cu)移動、
Cu作正極，Zn作負極，所以裝置B中電池工作時“電子導體”中電子的流動方向可描述為電子從負極(Zn)流出經外電路流向正極(Cu)；“離子導體”中主要離子的移動方向可描述為H+向正極(Cu)移動、S向負極(Zn)移動。
(3)從能量轉化的角度來看，裝置A中反應物的總能量　　　(填“高于”“低于”或“等于”)生成物的總能量；從反應速率的角度上看，可以觀察到A中反應比B中　　(填“快”或“慢”)。
高于
慢
實驗過程中裝置A內溶液的溫度升高，從能量轉化的角度來看，裝置A中反應物的總能量高于生成物的總能量；裝置B的電流表指針發生偏轉，原電池可以加快反應速率，所以A中反應速率比B中慢。
(4)裝置B中稀H2SO4用足量CuSO4溶液代替，起始時Zn電極和Cu電極的質量相等，當導線中有0.2 mol電子轉移時，Zn電極和Cu電極的質量差為　　　。
12.9 g
裝置B中稀H2SO4用足量CuSO4溶液代替，Cu作正極，發生還原反應：Cu2++2e-===Cu，Zn作負極，發生氧化反應：Zn-2e-===Zn2+；當導線中有0.2 mol電子轉移時，Zn電極質量減少0.1 mol
×65 g·mol-1=6.5 g，Cu電極質量增加0.1 mol×64 g·mol-1=6.4 g，起始時Zn電極和Cu電極的質量相等，當導線中有0.2 mol電子轉移時，Zn電極和Cu電極的質量差為12.9 g。
(5)該小組同學由此得出的結論錯誤的是　　　　
_______(填字母)。
A.任何自發進行的氧化還原反應均可以設計成
原電池
B.裝置B中Cu電極不可用碳棒代替
C.原電池的負極發生還原反應
D.原電池裝置中化學能全部轉化為電能
BCD
理論上說，任何能自發進行的氧化還原反應都可設計成原電池，故A正確；
裝置B中Cu作正極，可用碳棒代替，故B錯誤；
原電池的負極發生氧化反應，故C錯誤；
原電池裝置中化學能部分轉化為電能，故D錯誤。
7.(1)據報道，我國擁有完全自主產權的氫氧燃料電池車在北京奧運會期間為運動員提供服務。某種氫氧燃料電池的電解液為HCl溶液，據此回答以下問題：
①氫氣是　　極，電極反應式是_____________。
②當電解液為NaOH溶液時，氫氣是　　極，電極反應式是____________________。
負
H2-2e-===2H+
負
H2-2e-+2OH-===2H2O
當為酸性介質時，H2失去電子生成H+，當介質為堿性時，生成的H+又會與OH-發生反應，生成H2O。
(2)一般來說，根據一個氧化還原反應便可設計一個原電池。例如，某種燃料電池的總反應是CH4+2O2+2OH-===C+3H2O。在此燃料電池中，每消耗1 mol CH4，轉移電子　 mol，負極發生的電極反應是　　　　　　　　　　　　　　，正極發生的電極反應是　　　　　　　　　　。
8
CH4-8e-+10OH-===C+7H2O
O2+4e-+2H2O===4OH-
根據電池的總反應，可知原電池的介質為堿性，負極產物為C。

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