原电池和盐桥原电池

1一、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－＋2H2OC．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2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3【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－===CuC．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(SO2－4)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－===H2D.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】4【对点训练4】已知在酸性条件下发生的反应为AsO3－4＋2I－＋2H＋===AsO3－3＋I2＋H2O，在碱性条件下发生的反应为AsO3－3＋I2＋2OH－===AsO3－4＋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SO2－4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＋5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－2＋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:CdCOAg,【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CdCoAg，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6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