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第六章 化学反应与能量
第一节 化学反应与能量变化
（第2课时 化学反应与电能）
一、选择题
1．如图所示，电流计G发生偏转，同时A极逐渐变细，B极逐渐变粗，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Al、C为CuSO 溶液
4
C．A是Zn、B是石墨、C为AgNO 溶液
3
D．A是石墨、B是Fe、C为FeCl 溶液
3
【答案】C
【解析】
原电池中负极的活泼性大于正极的活泼性，负极上金属失电子变成离子进入溶液，质量减少，正极上得电
子发生还原反应，正极上析出物质，若析出的物质是金属，则正极质量增加，A极逐渐变细则A为负极，
B极逐渐变粗则B为正极；
A．Zn的金属性比Cu活泼，与稀硫酸组成原电池时Zn做负极，失电子生成锌离子，A极变细，由于得电
子能力：H+>Cu2+，B极产生氢气，B极不变粗，A错误；
B．Al的金属性比Cu活泼，A为正极，铜离子得电子生成铜，A极变粗，B为负极，B极变细，B错误；
C．石墨是惰性电极，B为正极，银离子得电子生成Ag，B极变粗，A为负极，Zn失电子生成锌离子，A
极变细，C正确；
D．Fe与FeCl 溶液反应生成FeCl ，A是石墨为正极，质量不变，B是Fe为负极，Fe失电子生成亚铁离子，
3 2
B极变细，D错误；
学学学学 科科科科 网网网网 （（（（ 北北北北 京京京京 ）））） 股股股股 份份份份 有有有有 限限限限 公公公公 司司司司故选：C。
2．将铜片和锌片用导线和电流计连接后，浸入一定浓度的稀硫酸中，如图所示，下面有关说法正确的是
A．Zn是正极，Cu是负极
B．电子从Cu片经导线流向Zn片
C．Zn极有铜析出
D．Cu极上有气泡产生
【答案】D
【解析】
A．将铜片和锌片用导线和电流计连接后，浸入一定浓度的稀硫酸中构成原电池，由于金属性Zn＞Cu，则
Zn是负极，Cu是正极，A错误；
B．Zn是负极，Cu是正极，电子从Zn片经导线流向Cu片，B错误；
C．Zn是负极，Zn溶解，没有铜析出，C错误；
D．Cu是正极，正极上氢离子放电，则Cu极上有气泡产生，D正确；
答案选D。
3．（2021·上海静安·高一期末）下图为铜锌原电池示意图，下列说法中不正确的是
A．锌为阴极，铜为阳极
B．电子由锌片通过导线流向铜片
C．锌片质量逐渐减少，溶液的质量逐渐增加
D．该装置能把化学能转化为电能
【答案】A
【解析】
学学学学 科科科科 网网网网 （（（（ 北北北北 京京京京 ）））） 股股股股 份份份份 有有有有 限限限限 公公公公 司司司司由图中的铜锌原电池可知，Zn较活泼，则Zn作负极，Cu作正极，电池总反应式为
Zn+H SO ═ZnSO +H ↑，负极反应式为Zn-2e-=Zn2+，正极反应式为2H++2e-=H ↑，电子由负极经导线流向正
2 4 4 2 2
极，该装置可将化学能转变为电能，据此解答。
A．用锌片、铜片和稀硫酸组成的原电池装置中，锌片的活泼性大于铜片的活泼性，所以锌片作负极，铜
片作正极，A项错误；
B．电子由负极（锌片）通过导线流向正极（铜片），B项正确；
C．锌、铜和稀硫酸构成的原电池中，锌易失电子生成锌离子进入溶液而质量逐渐减少，铜电极上氢离子
得电子生成氢气而产生气泡，根据Zn+H SO ═ZnSO +H ↑，溶液的质量逐渐增加，C项正确；
2 4 4 2
D．该装置是把化学能转化为电能，D项正确；
答案选A。
4．（2022·全国·高一）图1是原电池示意图，图2中x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，y轴表
示
A．溶液的质量 B． C． D．锌棒的质量
【答案】A
【解析】
A．图1发生反应Zn+CuSO = ZnSO+Cu，随转移电子的物质的量增多，溶液质量增大，故选A；
4 4
B．图1发生反应Zn+CuSO = ZnSO+Cu，随转移电子的物质的量增多，溶液中 由0逐渐增大，故
4 4
不选B；
C．图1发生反应Zn+CuSO = ZnSO+Cu，随转移电子的物质的量增多，溶液中 逐渐减小，故不选
4 4
C；
学学学学 科科科科 网网网网 （（（（ 北北北北 京京京京 ）））） 股股股股 份份份份 有有有有 限限限限 公公公公 司司司司D．图1发生反应Zn+CuSO = ZnSO+Cu，随转移电子的物质的量增多，锌棒的质量减小，故不选D；
4 4
选A。
5．（2021·江苏·东海县教育局教研室高一期中）将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段
时间，以下叙述正确的是
A．产生气泡的速率甲比乙慢
B．两烧杯中溶液的酸性均减弱
C．甲中铜片作正极，乙中铜片作负极
D．两烧杯中铜片表面均无气泡产生
【答案】B
【解析】
A．甲构成原电池，产生气泡的速率甲比乙快，故A错误；
B．两烧杯中的总反应都是 ，硫酸浓度减小，溶液的酸性均减弱，故B正确；
C．甲构成原电池，锌的活泼性大于铜，甲中铜片作正极；乙没有构成原电池，故C错误；
D．甲构成原电池，锌的活泼性大于铜，甲中铜片作正极，正极反应为 ，甲中铜片表面有
气泡产生，故D错误；
选B。
6．（2022·全国·高一） 、 两根金属棒插入 溶液中构成如图所示装置，实验中电流表指针发生偏转，
同时 棒变粗， 棒变细，则 、 、 溶液可能是下列中的
学学学学 科科科科 网网网网 （（（（ 北北北北 京京京京 ）））） 股股股股 份份份份 有有有有 限限限限 公公公公 司司司司编号 溶液
A 稀硫酸
B 硝酸银溶液
C 硫酸铜溶液
D 稀硫酸
A．A B．B C．C D．D
【答案】B
【解析】
A．锌、铜在稀硫酸中构成原电池，X棒为活泼金属锌，做原电池的负极，失去电子发生氧化反应生成锌
离子，X棒变细，故A不符合题意；
B．锌、银在硝酸银溶液中构成原电池，X棒为不活泼金属银，做原电池的正极，银离子在正极得到电子
发生还原反应生成银，X棒变粗，Y棒为活泼金属锌，做原电池的负极，失去电子发生氧化反应生成锌离
子，Y棒变细，故B符合题意；
C．铜、银在硫酸铜溶液中构成原电池，铜的金属性强于银，X棒为金属铜，做原电池的负极，失去电子
发生氧化反应生成铜离子，X棒变细，故C不符合题意；
D．锌、铜在稀硫酸中构成原电池，X棒为不活泼金属铜，做原电池的正极，氢离子在正极得到电子发生
还原反应生成氢气，X棒没有变化，故D不符合题意；
故选B。
7．碱性电池具有容量、放电电流大的特点。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解质，电池总反应式为
Zn(s)+2MnO(s)+HO(l)=Zn(OH) (s)+Mn O(s)。下列说法不正确的是
2 2 2 2 3
A．该电池属于一次电池，已使用过的电池需放到专门的电池回收箱中
学学学学 科科科科 网网网网 （（（（ 北北北北 京京京京 ）））） 股股股股 份份份份 有有有有 限限限限 公公公公 司司司司B．原电池工作时，正极的极反应式为：2MnO (s)+HO(l)+2e-=Mn O(s)+2OH-(aq)
2 2 2 3
C．电池工作时，电解质氢氧化钾溶液中阳离子迁移到电池的正极
D．电池工作时，Zn为负极，负极区pH变大
【答案】D
【解析】
电池总反应式为Zn(s)+2MnO(s)+HO(l)=Zn(OH) (s)+Mn O(s)，据此分析，锌被氧化，为原电池的负极，
2 2 2 2 3
极反应式为：Zn-2e-+2OH-= Zn(OH) ，总反应减去负极反应式可得正极的极反应式为：2MnO (s)+HO(l)
2 2 2
+2e-=Mn O(s)+2OH-(aq)，据以上分析解答。
2 3
A．该电池属于一次电池，用完之后无法充电，其内部的氧化还原反应是不可逆的；已使用过的电池需放
到专门的电池回收箱中，故A正确；
B．结合以上分析可知，电池正极的电极反应式为2MnO (s)+HO(l)+2e-=Mn O(s)+2OH-(aq)，故B正确；
2 2 2 3
C．原电池工作时，阳离子向正极移动，因此电解质氢氧化钾溶液中阳离子迁移到电池的正极，故C正确；
D．电池工作时，Zn为负极，极反应式为：Zn-2e-+2OH-= Zn(OH) ，氢氧根离子浓度减小，负极区pH变小，
2
故D错误；
故选D。
8．锌一铜西红柿电池装置示意图如图所示，下列说法不正确的是
A．铜片为正极，发生还原反应
B．锌片上发生氧化反应：Zn-2e-=Zn2+
C．可将西红柿替换成盛装酒精的装置
D．电子由锌片沿导线流向铜极
【答案】C
【解析】
A．该原电池工作时，Zn为负极，Cu为正极，正极发生还原反应，A项正确；
B．Zn为负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+，B项正确；
学学学学 科科科科 网网网网 （（（（ 北北北北 京京京京 ）））） 股股股股 份份份份 有有有有 限限限限 公公公公 司司司司C．酒精是非电解质，不能导电，若将西红柿替换成盛装酒精的装置，则不能形成闭合回路，不能构成原
电池，C项错误；
D．电子由负极经导线流向正极，即电子由锌片沿导线流向铜极，D项正确；
答案选C。
9．（2021·湖南·双峰县第八中学高一期中）下列说法正确的是( )
A．镍镉电池、锂电池和锌锰电池都是二次电池
B．燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池
C．化学电池的反应原理是氧化还原反应
D．铅蓄电池放电时正极是Pb，负极是PbO
2
【答案】C
【解析】
A．镍氢电池、锂离子电池为二次电池，碱性锌锰干电池为一次电池，故A错误；
B．燃料电池有氢氧燃料电池、甲烷燃料电池、乙醇燃料电池等，产物多为CO、HO等，不污染环境，
2 2
故B错误；
C．化学电池是将化学能转变为电能的装置，有电子的得失，实质为氧化还原反应，故C正确；
D．铅蓄电池放电的时候，Pb被氧化，为原电池的负极；PbO 被还原，为原电池的正极，故D错误。
2
答案选C。
10．（2021·广东梅州·）如图为某锌-铜原电池示意图，下列说法正确的是
A．该装置能将化学能完全转变为电能
B．电子由锌片通过导线流向铜片
C．锌片为负极，且发生还原反应
D．正极的电极反应式：
【答案】B
学学学学 科科科科 网网网网 （（（（ 北北北北 京京京京 ）））） 股股股股 份份份份 有有有有 限限限限 公公公公 司司司司【解析】
锌-铜原电池，铜的活泼性小于锌，锌做负极，发生氧化反应，铜做正极，发生还原反应，铜离子在此极得
电子生成铜。
A．原电池是把化学能转化为电能的装置，但原电池在工作中会发热，故不能将化学能全部转化为电能，
故A错误；
B．原电池中电子由负极流经导线进入正极，即电子由锌片通过导线流向铜片，故B正确；
C．锌为负极，失电子发生氧化反应，故C错误；
D．铜做正极，铜离子在此极得电子，发生还原反应，电极反应式：Cu2++2e-=Cu，故D错误；
故选B。
11．已知空气—锌电池的电极反应为：锌片：Zn+2OH--2e-=ZnO+H O；碳棒： O+H O+2e- =2OH- ，据此
2 2 2
判断，锌片是
A．负极，被氧化 B．正极，被氧化
C．负极，被还原 D．正极，被还原
【答案】A
【解析】
在空气—锌电池中锌片发生的反应为：Zn+2OH--2e-=ZnO+H O，则锌的化合价升高，发生氧化反应，原电
2
池中负极发生氧化反应，所以在空气—锌电池中锌为负极被氧化，故A正确，
故选A。
12．（2021·河南商丘·高一期末）金属镁和铝设计成如图所示的原电池。下列说法正确的是
A．铝作该原电池的负极 B．溶液中 向 极移动
C． 电极的电极反应式为 D．电流方向为 A
【答案】D
学学学学 科科科科 网网网网 （（（（ 北北北北 京京京京 ）））） 股股股股 份份份份 有有有有 限限限限 公公公公 司司司司【解析】
根据原电池构成条件，Mg比Al活泼，因此Mg为负极，Al为正极，据此分析；
A．Mg比Al活泼，且Mg能与硫酸反应，因此Mg为负极，Al为正极，故A错误；
B．根据原电池工作原理，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，即 向Mg极移动，故B错误；
C．根据上述分析，Mg为负极，电极反应式为Mg－2e－=Mg2+，故C错误；
D．电流方向是正电荷定向移动方向，从正极流出，因此电流方向是Al→A→Mg，故D正确；
答案为D。
13．（2021·全国·高一课时练习）将铜片和锌片用导线和电流计连接后，浸入一定浓度的稀硫酸中，如图
所示，下面有关说法正确的是
A．Zn是正极，Cu是负极
B．电子从Cu片经导线流向Zn片
C．Zn极有铜析出
D．Cu极上有气泡产生
【答案】D
【解析】
A．将铜片和锌片用导线和电流计连接后，浸入一定浓度的稀硫酸中构成原电池，由于金属性Zn＞Cu，则
Zn是负极，Cu是正极，A错误；
B．Zn是负极，Cu是正极，电子从Zn片经导线流向Cu片，B错误；
C．Zn是负极，Zn溶解，没有铜析出，C错误；
D．Cu是正极，正极上氢离子放电，则Cu极上有气泡产生，D正确；
答案选D。
14．（2021·江苏省前黄高级中学高一期末）某新能源汽车电池中含有LiFePO ，放电过程中，LiFePO 转
4 4
化为FePO ，下列说法正确的是
4
A．LiFePO 中P为+5价，则Fe为+3价
4
B．该过程铁元素被还原
学学学学 科科科科 网网网网 （（（（ 北北北北 京京京京 ）））） 股股股股 份份份份 有有有有 限限限限 公公公公 司司司司C．该过程得到电子
D．将FePO 溶于稀硫酸后，可以用硫氰化钾溶液检验其中所含的铁元素
4
【答案】D
【解析】
A．磷酸根离子中P为+5价，故LiFePO 中P为+5价，Li为+1价，则Fe为+2价，A错误；
4
B．LiFePO 转化为FePO ，Fe由+2价转化为+3价，化合价升高，被氧化，B错误；
4 4
C．LiFePO 转化为FePO ，Fe由+2价转化为+3价，化合价升高，被氧化，失电子，C错误；
4 4
D．将FePO 溶于稀硫酸得到硫酸铁和磷酸，硫酸铁完全电离得到Fe3+，故可以用硫氰化钾溶液检验其中所
4
含的铁元素，D正确；
15．（2021·河南·高一期末）18世纪末伏打用锌片与铜片夹以盐水浸湿的纸片叠成电堆产生了电流，制造
了最初的电池。某兴趣小组依据反应 探究原电池的工作原理，将质量相等的铁片
和碳棒用导线相连后浸入硫酸铜溶液中构成如图所示装置，当两电极质量相差 时，通过导线转移的电
子的物质的量为
A． B． C． D．
【答案】B
【解析】
根据总反应式为Fe+Cu2+═Fe2++Cu，负极铁逐渐溶解，Fe-2e-=Fe2+，正极逐渐析出铜，Cu2++2e-=Cu，结合两
电极质量差分析计算。
总反应式为Fe+Cu2+═Fe2++Cu，一段时间后，两电极质量相差18g，负极铁逐渐溶解，正极逐渐析出铜，若
转移2mol电子，两极质量差为56g+64g=120g，则两电极质量相差18g时，通过导线转移的电子的物质的
量为 ×2mol=0.3mol，故选B。
二、非选择题
学学学学 科科科科 网网网网 （（（（ 北北北北 京京京京 ）））） 股股股股 份份份份 有有有有 限限限限 公公公公 司司司司16．原电池是一种可将___________直接转化为___________的装置，其中发生的化学反应属于
___________。原电池的必要组成部分有___________。
【答案】 化学能 电能 氧化还原反应 两个活泼性不同的电极、电解质溶液和形成闭合
回路
【解析】
原电池是一种将化学能直接转化为电能的装置，原电池反应中存在电子转移，则化学反应属于氧化还原反
应；原电池的必要组成部分有两个活泼性不同的电极、电解质溶液和形成闭合回路。
17．为了验证a、b、c三种金属的活动性顺序进行如下实验：①将金属片a、b插入稀硫酸中，用导线将它
们与电流表相连，发现a是负极；②用金属片b、c替换a、b后重复上述实验，发现c是正极。则a、b、c
三种金属的活动性由强到弱的顺序为___________。
【答案】a＞b＞c
【解析】
原电池中金属活动性较强的金属作原电池负极，不活泼金属做正极。
将金属片a、b插入稀硫酸中，用导线将它们与电流表相连，发现a是负极，则a的金属性强于b；用金属
片b、c替换a、b后重复上述实验，发现c是正极，则b的金属性强于c，所以a、b、c三种金属的活动性
由强到弱的顺序为a＞b＞c，故答案为：a＞b＞c。
18．写出下列原电池的电极反应和总反应(属于离子反应的，用离子方程式表示)。
负极 正极 电解质溶液
(1) 铁 铜 稀硫酸
(2) 铜 银 AgNO 溶液
3
(1)负极：___________；正极：___________；总反应式：___________。
(2)负极：___________；正极：___________；总反应式：___________。
【答案】
(1) Fe-2e-=Fe2＋ 2H＋＋2e-=H ↑ Fe＋2H＋=Fe2＋＋H↑
2 2
(2) Cu-2e-=Cu2＋ 2Ag＋＋2e-=2Ag Cu＋2Ag＋=Cu2＋＋2Ag
【解析】
(1)金属性铁强于铜，构成的原电池中铁是负极，反应是为Fe-2e-=Fe2＋，铜是正极，溶液中的氢离子放电，
电极反应式为2H＋＋2e-=H ↑，总反应是为Fe＋2H＋=Fe2＋＋H↑。
2 2
学学学学 科科科科 网网网网 （（（（ 北北北北 京京京京 ）））） 股股股股 份份份份 有有有有 限限限限 公公公公 司司司司(2)金属性铜强于银，构成的原电池中铜是负极，反应是为Cu-2e-=Cu2＋，银是正极，溶液中的银离子放电，
反应是为2Ag＋＋2e-=2Ag，因此总反应式为Cu＋2Ag＋=Cu2＋＋2Ag。
19．（2021·云南·玉溪第二中学高一期中）以Zn、Cu为两电极，稀硫酸为电解质溶液的原电池。
(1)原电池：化学能能转化为___________能的装置。
(2)正负电极的判断：负极___________电子，发生___________反应，一般为活泼___________；
(3)正极___________电子，发生___________反应，一般为不活泼_______或非金属单质；
(4)电子流向___________，电流流向___________。
(5)电极反应式及总反应式的书写：负极___________；正极___________；
【答案】(1)电
(2) 失去 氧化 金属
(3) 得到 还原 金属
(4) 由负极流向正极 由正极流向负极
(5) Zn-2e-=Zn2+ 2H++2e- =H ↑
2
【解析】
(1)原电池是将化学能能转化为电能的装置；
(2)负极失去电子，发生氧化反应，一般为活泼金属；
(3)正极得到电子，发生还原反应，一般为不活泼金属或非金属单质；
(4)电子负极流向正极，电流由正极流向负极；
(5)该原电池负极的电极反应式为Zn-2e-=Zn2+；正极的电极反应式为2H++2e- =H ↑。
2
20．（2021·山东聊城·高一期末）探究原电池原理并应用原电池原理制作多种电池，对现实生活具有重要
的意义。
(1)某化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用时，设计了如下实验：
学学学学 科科科科 网网网网 （（（（ 北北北北 京京京京 ）））） 股股股股 份份份份 有有有有 限限限限 公公公公 司司司司①甲、乙两装置工作时，电流计指针的偏转方向是否相同？_______。乙装置中负极的电极反应式是
_______。
②根据上述实验结果分析，下列说法正确的是__________
a.构成原电池负极的金属总是比正极活泼
b.镁的金属活泼性不一定比铝的强
c.金属在原电池中作正极还是负极，既与金属活泼性有关，还与电解质溶液的成分有关
(2)铅酸蓄电池是常见的二次电池，放电时发生反应为：Pb+PbO+2H SO =2PbSO+2H O。该电池的负极材
2 2 4 4 2
料为_______；该电池充电时，其能量转化形式为_______。
(3)氢氧燃料电池具有清洁、安全、高效的特点，其简易装置如图所示：铂电极b上的电极反应式为
_______，室温下，若该电池消耗1molH 时可提供电能257.4kJ的能量，则该燃料电池的能量转化率为
2
_______。(已知：室温下，1molH 完全燃烧生成液态水时，释放286.0kJ的能量。)
2
【答案】(1) 否 c
(2) Pb 电能转化为化学能
(3) 90.0%
【解析】
(1)①甲、乙两装置工作时，电池总反应不同,甲装置的总反应为镁和氢离子反应,Mg为负极、Al为正极；
乙装置的总反应为铝和氢氧化钠溶液反应, Al为负极、Mg为正极；则电流计指针的偏转方向不相同，答案
为：否。乙装置中负极为Al失去电子被氧化，电极反应式是 。
学学学学 科科科科 网网网网 （（（（ 北北北北 京京京京 ）））） 股股股股 份份份份 有有有有 限限限限 公公公公 司司司司②a．原电池工作时发生氧化还原反应，负极上发生氧化反应，而构成原电池负极的金属不一定比正极活泼，
因为反应电极跟电解质的性质有关，a错误；
b．镁的金属活泼性一定比铝的强，但镁不一定作原电池的负极，b错误；
c．由①可知，金属在原电池中作正极还是负极，既与金属活泼性有关，还与电解质溶液的成分有关，c正
确；
则说法正确的是c。
(2)原电池工作时，还原剂在负极上发生氧化反应。已知铅酸蓄电池放电时发生反应为：
Pb+PbO+2H SO =2PbSO+2H O。则该电池的负极材料为Pb；该电池充电时，为电解池，其能量转化形式
2 2 4 4 2
为电能转化为化学能。
(3)在图示的氢氧酸式燃料电池中，铂电极b为正极，b上氧气得电子被还原，电极反应式为
，已知：室温下，1molH 完全燃烧生成液态水时，释放286.0kJ的能量。室温下，若
2
该电池消耗1molH 时可提供电能257.4kJ的能量，则该燃料电池的能量转化率为 。
2
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