原电池和盐桥原电池.docx

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原电池和盐桥原电池

一、原电池

【思考】判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”

（1）在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极（　　）

（2）在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强（　　）

（3）在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应（　　）

（4）带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长（　　）

【例1】选用下列试剂和电极：

稀H2SO4、Fe2（SO4）3溶液、铁棒、铜棒、铂棒，组成如图所示的原电池装置（只有两个电极），观察到电流计Ⓖ的指针均明显偏转，则其可能的组合共有（　　）

A．6种B．5种C．4种D．3种

【变式1-1】下列装置中能构成原电池产生电流的是（　　）

【变式1-2】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↑

【变式1-3】原电池的电极反应不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。

下列说法中不正确的是（　　）

A．由Al、Cu、稀硫酸组成原电池，其负极反应式：

Al－3e－===Al3＋

B．由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式：

Al－3e－＋4OH－=AlO2－＋2H2O

C．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应式：

Cu－2e－==Cu2＋

D．由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极反应式：

Cu－2e－==Cu2＋

【释疑】1、盐桥的组成和作用：

（1）盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。

（2）盐桥的作用：

①连接内电路，形成闭合回路；②平衡电荷，使原电池不断产生电流。

2.单池原电池和盐桥原电池的对比

图1和图2两装置的相同点：

正负极、电极反应、总反应、反应现象。

负极：

Zn－2e－===Zn2＋正极：

Cu2＋＋2e－===Cu

总反应：

Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋

不同点：

图1中Zn在CuSO4溶液中直接接触Cu2＋，会有一部分Zn与Cu2＋直接反应，该装置中既有化学能和电能的转化，又有一部分化学能转化成了热能，装置的温度会升高。

图2中Zn和CuSO4溶液在两个池子中，Zn与Cu2＋不直接接触，不存在Zn与Cu2＋直接反应的过程，所以仅是化学能转化成了电能，电流稳定，且持续时间长。

关键点：

盐桥原电池中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区。

【例题2】依据氧化还原反应：

2Ag+（aq）+Cu（s）==Cu2+（aq）+2Ag（s）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）银电极为电池的____极，发生的电极反应为_________；X电极上发生的电极反应为_______________；

（3）外电路中的电子是从_________电极流向_________电极。

（4）此盐桥内为饱和KCl溶液，盐桥是通过移动来导电的。

电池工作时，K+移向，Cl—移向.盐桥的作用___________________,

（5）一段时间后，经测得铜片溶解6.4g，试分析电子转移总数为；进入（填左或右）侧溶液Cl-数为。

【变式2-1】下图装置中能够组成原电池的是___________。

【变式2-2】（2010全国新课标）根据右图，可判断出下列离子方程式中错误的是

　A．2Ag（s）+Cd2+（aq）==2Ag+（aq）+Cd（s）

　B．Co2+（aq）+Cd（s）==Co（s）+Cd2+（aq）

　C．2Ag+（aq）+Cd（s）==2Ag（s）+Cd2+（aq）

　D. 2Ag+（aq）+Co（s）==2Ag（s）+Co2+（aq）

【变式2-3】（2016·福建福州三中月考）如图甲和乙是双液原电池装置。

由图可判断下列说法错误的是（　　）

A．甲图电池反应的离子方程式为Cd（s）＋Co2＋（aq）===Co（s）＋Cd2＋（aq）

B．2Ag（s）＋Cd2＋（aq）===Cd（s）＋2Ag＋（aq）反应能够发生

C．盐桥的作用是形成闭合回路，并使两边溶液保持电中性

D．乙图中当有1mol电子通过外电路时，正极有108gAg析出

【变式2-4】（2016·北京石景山区模拟）如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是（　　）

A．电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的负极

B．电极Ⅱ的电极反应式为：

Cu2＋＋2e－===Cu

C．该原电池的总反应为：

2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋

D．盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递电子

【变式2-5】请将氧化还原反应：

2Fe3++2I- ==2Fe2++I2设计成带盐桥原电池。

试剂：

FeCl3溶液，KI溶液；其它用品任选。

请回答下列问题。

1）请画出设计的原电池装置图，并标出电极材料，电极名称及电解质溶液。

2）发生还原反应的电极为电池的_______极，其电极反应式为_______________ 。

3）反应达到平衡时，外电路导线中________（填“有”或“无”）电流通过。

4）平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，当固体全部溶解后，则此时该溶液中电极变为__（填“正”“负”）极。

5）请设计简单实验，证明溶液中同时存在Fe3+ 、Fe2+______________________。

【变式2-6】控制适合的条件，将反应2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2设计成如右图所示的原电池．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，在甲中溶入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极

【变式2-7】将下图所示实验装置的K闭合，下列判断正确的是（　　）

A．Cu电极上发生还原反应B．电子沿Zn→a→b→Cu路径流动

C．片刻后甲池中c（SO

）增大D．片刻后可观察到滤纸b点变红色

【对点训练1】1.根据右图，下列判断中正确的是（　　）

A.烧杯a中的溶液pH降低B.烧杯b中发生氧化反应

C.烧杯a中发生的反应为2H＋＋2e－===H2

D.烧杯b中发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2

【对点训练2】如图所示，杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向水槽中滴入浓CuSO4溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是（实验过程中，不考虑两球的浮力变化）（　　）

A.杠杆为导体或绝缘体时，均为A端高B端低

B.杠杆为导体或绝缘体时，均为A端低B端高

C.当杠杆为导体时，A端低B端高

D.当杠杆为导体时，A端高B端低

【对点训练3】

【对点训练4】已知在酸性条件下发生的反应为AsO

＋2I－＋2H＋===AsO

＋I2＋H2O，在碱性条件下发生的反应为AsO

＋I2＋2OH－===AsO

＋H2O＋2I－。

设计如图装置（C1、C2均为石墨电极），分别进行下述操作：

Ⅰ.向B烧杯中逐滴加入浓盐酸Ⅱ.向B烧杯中逐滴加入40%NaOH溶液

结果发现电流表指针均发生偏转。

试回答下列问题：

（1）两次操作中指针为什么发生偏转？

（2）两次操作过程中指针偏转方向为什么相反？

试用化学平衡移动原理解释之。

（3）操作Ⅰ过程中C1棒上发生的反应为___________________；

（4）操作Ⅱ过程中C2棒上发生的反应为____________________。

（5）操作Ⅱ过程中，盐桥中的K＋移向______烧杯溶液（填“A”或“B”）。

【对点训练5】某研究性学习小组根据反应2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2（SO4）3＋K2SO4＋8H2O设计如下原电池，其中甲、乙两烧杯中各物质的物质的量浓度均为1mol·L－1，溶液的体积均为200mL，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。

回答下列问题：

（1）此原电池的正极是石墨_____（填“a”或“b”），发生______反应。

（2）电池工作时，盐桥中的SO

移向______（填“甲”或“乙”）烧杯。

（3）两烧杯中的电极反应式分别为甲_________________________；

乙__________________________。

（4）若不考虑溶液的体积变化，MnSO4浓度变为1.5mol·L－1，则反应中转移的电子为________mol。

【对点训练6】

实验发现，298K时，在FeCl3酸性溶液中加少量锌粒后，Fe3＋立即被还原成Fe2＋。

某夏令营兴趣小组根据该实验事实设计了如图所示原电池装置。

下列有关说法正确的是（　　）

A．该原电池的正极反应是Zn－2e－===Zn2＋

B．左烧杯中溶液的血红色逐渐褪去

C．该电池铂电极上有气泡出现

D．该电池总反应为3Zn＋2Fe3＋===2Fe＋3Zn2＋

原电池

【思考】答案　

（1）√　

（2）×　（3）×　（4）√

【例题】解析　铁棒、铜棒作电极，H2SO4、Fe2（SO4）3作电解质可组成两种原电池，铁棒、铂棒作电极，H2SO4、Fe2（SO4）3作电解质可组成两种原电池，铂棒、铜棒作电极，Fe2（SO4）3作电解质可组成一种原电池，一共能形成5种原电池，均能够观察到电流计指针明显偏转。

答案　B

【变式1-1】答案　B解析　A项，电极相同不能构成原电池；C项，酒精不是电解质溶液，不能构成原电池；D项，锌与电解质溶液不反应，无电流产生。

【变式1-2】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是负极；③中Fe在浓硝酸中钝化，Cu和浓HNO3反应失去电子作负极，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。

【变式1-3】解析：

选C。

本题考查原电池中的电极反应。

A项，铝比铜活泼，且可与稀硫酸反应，所以铝作负极，正确；B项，Mg和Al在NaOH溶液中，只有Al与其反应，故Al为负极，正确；C项，Fe比Cu活泼，故Fe先于Cu与Fe3＋反应而作负极，故错；D项，Al虽比Cu活泼，但由于其遇浓硝酸钝化，故Cu作负极，正确。

【LIT】

（1）CuAgNO3

（2）正Ag++e-==AgCu－2e-==Cu2+

（3）铜银

（4）离子正极区负极区铜极①形成闭合回路（沟通内电路）②维持溶液电荷平衡

（5）0.2NA右0.2NA

【对点训练2】【答案】

（1）（5）（6）（7）（9）（11）

【对点训练3】A三种金属的活动性顺序为:

Cd>CO>Ag,

【变式3-1】解析：

在原电池中，一般金属活动性负极大于正极，则三种金属的活动性顺序为Cd>Co>Ag，则选项中符合此关系的置换反应成立，A正确，B错误；原电池盐桥的作用是平衡原电池的阴阳离子，形成闭合回路，并使两边溶液保持电中性，C正确；由电极反应Ag＋＋e－===Ag知，每有1mol电子通过外电路时，正极有1mol即108gAg析出，D正确。

答案：

B

【对点训练4】解析：

由图知电极Ⅱ为负极，电极反应式为：

Cu－2e－===Cu2＋，电极Ⅰ为正极，发生还原反应，A、B项错误；盐桥中的离子可以定向移动，形成电流，D项错误。

答案：

C

解析：

液滴边缘O2多，在碳粒上发生正极反应O2＋2H2O＋4e－=4OH－。

液滴下的Fe发生负极反应，Fe－2e－=Fe2＋，为腐蚀区（a）。

A．错误。

Cl－由b区向a区迁移；B．正确；C．错误。

液滴下的Fe因发生氧化反应而被腐蚀；D．错误。

Cu更稳定，作正极，反应为O2＋2H2O＋4e－=4OH－答案：

B

【变式4-1】

（1）

（2）正；Fe3++e-=Fe2+

（3）无【解析】反应达到平衡后，电极上得到和失去的电子数相等，没有电子发生转移，则电流计为零。

（4）负【解析】当加入Fe2+，导致平衡逆向移动，则Fe2+失去电子生成Fe3+，作为负极，而乙中石墨成为正极

（5）取少量待检液于试管中，加入硫氰化钾，显红色，说明有Fe3+；另取少量待检液于试管中，加入酸性高锰酸钾溶液，若溶液退色，则有Fe2+。

【变式4-2】D解：

A、因乙中I-失去电子放电，元素的化合价升高，则发生氧化反应，故A正确；B、由总反应方程式知，Fe3+被还原成Fe2+，则发生还原反应，故B正确；C、当电流计为零时，说明没有电子发生转移，则反应达到平衡，故C正确；D、当加入Fe2+，导致平衡逆向移动，则Fe2+失去电子生成Fe3+，作为负极，而乙中石墨成为正极，故D错误；

【变式训练3】Cu；3Cu－6e－

3Cu2＋；碳棒；8H＋＋2

＋6e－

2NO↑＋4H2O

【变式训练5】

（1）a　还原

（2）乙（3）MnO

＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O5Fe2＋－5e－===5Fe3＋（4）0.5

解析　

（1）根据题目提供的总反应方程式可知，KMnO4作氧化剂，发生还原反应，故石墨a是正极。

（2）电池工作时，SO

向负极移动，即向乙烧杯移动。

（3）甲烧杯中的电极反应式为MnO

＋5e－＋8H＋===Mn2＋＋4H2O；乙烧杯中的电极反应式为5Fe2＋－5e－===5Fe3＋。

（4）溶液中的MnSO4浓度由1mol·L－1变为1.5mol·L－1，由于溶液的体积未变，则反应过程中生成的MnSO4的物质的量为0.5mol·L－1×0.2L＝0.1mol，转移的电子为0.1mol×5＝0.5mol。

【变式训练6】B解析：

将放电的两电极反应式在电子守恒的基础上相加即得放电时的总反应式：

C6Li＋Li1－xMO2＝LiMO2＋C6Li1－x，充电时的总反应式应为放电总反应式的逆反应，故A错误；在锂、锌、银、铅金属中，锂的摩尔质量最小，所以各失去1mol电子，消耗金属锂的质量最小，B正确。

电池工作时，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，C错误。

充电时的阳极反应与放电时的正极反应互

为逆反应，故D不正确。

【变式训练7】A

【思考】

1.答案　不可以，在电路接通的情况下，这个盐桥只是整个回路的一部分，随时要保持电中性，琼胶作为盐桥因其中含有两种离子，可以与溶液中的离子交换，从而达到传导电流的目的，而且琼胶本身可以容纳离子在其中运动；若用金属代替盐桥，电子流向一极后不能直接从另一极得到补充，必然结果就是向另一极释放金属阳离子或者溶液中的金属阳离子在电子流出的那一极得电子析出金属，从而降低了整个电池的电势。

所以，只有自由电子是不够的，应该有一个离子的通道即“盐桥”。

2.答案　可以，如果该溶液中溶质的阳离子对应的金属单质比电极强的话没有问题。

因为负极区发生的反应只是Zn的溶解而已。

但是如果比电极弱的话，例如硫酸铜，锌就会置换出铜，在表面形成原电池，减少供电量。

使用盐桥就是为了避免这种情况，至于电解液要跟电极相同那只是一个做题的技巧，具体问题具体分析就行。

【对点训练1】1.答案　B解析　由题给原电池装置可知，电子经过导线，由Zn电极流向Fe电极，则O2在Fe电极发生还原反应：

O2＋2H2O＋4e－===4OH－，烧杯a中c（OH－）增大，溶液的pH升高。

烧杯b中，Zn发生氧化反应：

Zn－2e－===Zn2＋。

【对点训练2】答案　C解析　当杠杆为导体时，构成原电池，Fe作负极，Cu作正极，电极反应式分别为

负极：

Fe－2e－===Fe2＋，正极：

Cu2＋＋2e－===Cu，铜球质量增加，铁球质量减少，杠杆A端低B端高。

【对点训练3】解析　由图示结合原电池原理分析可知，Fe3＋得电子变成Fe2＋被还原，I－失去电子变成I2被氧化，所以A、B正确；电流表读数为零时Fe3＋得电子速率等于Fe2＋失电子速率，反应达到平衡状态；D项在甲中溶入FeCl2固体，平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2向左移动，I2被还原为I－，乙中石墨为正极，D不正确。

【对点训练4】答案　

（1）两次操作中均能形成原电池，化学能转变成电能。

（2）操作Ⅰ加酸，c（H＋）增大，AsO

得电子，I－失电子，所以C1是负极，C2是正极。

操作Ⅱ加碱，c（OH－）增大，AsO

失电子，I2得电子，此时，C1是正极，C2是负极。

故发生不同方向的反应，电子转移方向不同，即电流表指针偏转方向不同。

　（3）2I－－2e－===I2（4）AsO

＋2OH－－2e－===AsO

＋H2O　（5）A

解析　由于酸性条件下发生反应AsO

＋2I－＋2H＋===AsO

＋I2＋H2O，碱性条件下发生反应AsO

＋I2＋2OH－===AsO

＋H2O＋2I－都是氧化还原反应。

而且满足构成原电池的三大要素：

①不同环境中的两电极（连接）；②电解质溶液（电极插入其中并与电极自发反应）；③形成闭合回路。

当加酸时，c（H＋）增大，C1：

2I－－2e－===I2，是负极；C2：

AsO

＋2H＋＋2e－===AsO

＋H2O，是正极。

当加碱时，c（OH－）增大，C1：

I2＋2e－===2I－，是正极；C2：

AsO

＋2OH－－2e－===AsO

＋H2O，是负极。

【对点训练6】解析　该电池的总反应为Zn＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Zn2＋，所以左烧杯Pt为正极，电极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋，右烧杯Zn为负极，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋。

由于左烧杯中的Fe3＋被还原为Fe2＋，所以左烧杯中溶液的血红色逐渐褪去。

答案　B

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