4.1.1 原电池的工作原理-【优学精讲】2025-2026学年高中化学选择性必修一教用Word(人教版)

本高中化学讲义聚焦原电池的工作原理及应用核心知识点，从原电池的概念、构成条件切入，以锌铜原电池为实例，通过微观粒子移动与电极反应的对应分析工作原理，进而延伸到增大反应速率、比较金属活动性、设计原电池的实际应用，构建从基础到应用的学习支架。 资料以化学观念为统领，通过自主预习、自我诊断构建知识体系，微观探析与宏观解释结合培养科学思维，迁移应用融入高考真题提升解题能力。课中辅助教师引导学生探究盐桥作用等细节，课后分层达标训练帮助学生查漏补缺，强化科学探究与实践能力。

第四章 化学反应与电能 第一节 原电池 第1课时 原电池的工作原理 【学习目标】1.通过原电池实验，认识原电池构成的基本要素，并能设计简单的原电池。 2.能根据电极反应、电流方向或离子移动方向判断原电池的正极和负极。 知识点一 原电池的工作原理 自主预习 新知构建 1．原电池的概念及形成条件 （1） 概念：将①_ _ _ _ _ _ 转化为②_ _ 的装置。 （2） 构成条件 【答案】（1） 化学能；电能 （2） 活泼性不同；电解质；闭合 2．原电池的工作原理（以锌铜原电池为例） 装置示意图 盐桥的作用 盐桥中装有含饱和溶液的琼胶，作用：（1）作为离子通道，形成闭合回路；（2）避免电极与电解质溶液直接反应，减少电流的衰减 现象 锌片⑥_ _ _ _ _ _ _ _ ，铜片上⑦_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ，电流表的指针⑧_ _ _ _ _ _ _ _ 微观探析 （1）负极区：⑨_ _ _ _ _ _ _ _ 失去电子变成⑩_ _ _ _ _ _ _ _ 进入溶液； （2）正极区：⑪_ _ _ _ _ _ _ _ 获得电子变成⑫_ _ _ _ _ _ 沉积在铜片上； （3）导线上：电子由⑬_ _ 流向⑭_ _ ； （4）盐桥中：⑮_ _ _ _ _ _ 移向溶液，⑯_ _ _ _ _ _ _ _ 移向溶液 宏观解释 负极：⑰_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ （⑱_ _ 反应） 正极：⑲_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ （⑳_ _ 反应） 总反应：㉑_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 【答案】逐渐溶解； 有红色物质生成； 发生偏转； ； ； ； ； 负极； 正极； ； ； ； 氧化； ； 还原； 某原电池总反应为，装置中的盐桥中可以是装有含 饱和溶液的琼胶吗？ 【答案】不可以。因为溶液能和溶液反应生成沉淀。 自我诊断 （1） 原电池中电流的方向是负极 导线 正极（ ） （2） 原电池的正极一定是化学性质较不活泼的金属（ ） （3） 锌铜原电池中电子由锌电极经过电解质溶液流向铜电极（ ） （4） 原电池工作时，正极上发生氧化反应，负极上发生还原反应（ ） （5） 原电池工作时，电解质溶液中的阳离子向负极移动，盐桥中的阳离子向正极移动（ ） （6） 一般来说，带有盐桥的原电池比不带盐桥的原电池效率高（ ） 【答案】（1） × （2） × （3） × （4） × （5） × （6） √ 原电池的工作原理 ［巧记］ “电子不下水，离子不上岸，正极电势比负极电势高”。 迁移应用 对点训练 1．[（2025·石家庄高二联考）]化学电源在生活、生产和科研中得到广泛的应用。下列装置能产生电流的是（ ） A. B. C. D. 【答案】D 【解析】选。项，无水乙醇是非电解质，不导电，不能形成闭合回路，不能产生电流；项，能与 溶液反应，但 和 未用导线连接，不能形成闭合回路，不能产生电流；项，两电极均为石墨电极，且没有自发进行的氧化还原反应，不能产生电流；项，比 活泼，能与稀盐酸反应，且形成了闭合回路，构成了原电池，能产生电流。 2．[（2025·乐山高二期末）]用铜片、银片设计成如右图所示的一个原电池，其中盐桥里装有含饱和溶液的琼脂。下列说法正确的是（ ） A. 外电路中电子由铜片流向银片 B. 盐桥中的向甲烧杯移动 C. 银片上发生的反应是 D. 电路中每转移电子，正极增重 【答案】A 【解析】选。该原电池中，铜片为负极，失去电子，电极反应式为；银片为正极，得到电子，电极反应式为。电子通过外电路从负极流向正极，故外电路中电子由铜片流向银片，项正确；原电池中阳离子向正极移动，故盐桥中的 向乙烧杯移动，项错误；银片为正极，得到电子，电极反应式为，项错误；电路中每转移 电子，生成，正极增重，项错误。 3．控制适合的条件，将反应设计成如下图所示的原电池。下列说法正确的是（ ） A. 反应开始时，甲池中石墨电极上发生氧化反应 B. 当电流表指针为零时，若向甲池中加入溶液，则乙池中石墨电极为正极 C. 反应开始时，盐桥中的阴离子会向甲池移动 D. 该反应达到平衡状态时，电流表指针仍会偏转 【答案】B 【解析】选。由题给离子方程式可知，甲池中石墨电极为正极，铁离子得到电子发生还原反应生成亚铁离子；乙池中石墨电极为负极，碘离子失去电子发生氧化反应生成碘单质。由分析可知，反应开始时，甲池中石墨电极上发生还原反应，故 错误；反应达到化学平衡状态时，正、逆反应速率相等，正、逆反应转移的电子数量相等，电流表指针为零，若向甲池中加入氯化亚铁溶液，平衡向逆反应方向移动，乙池中石墨电极为正极，碘单质得到电子发生还原反应生成碘离子，故 正确，错误；由分析可知，反应开始时，甲池中石墨电极为正极，乙池中石墨电极为负极，因此盐桥中的阴离子会向乙池移动，故 错误。 知识点二 原电池原理的应用 自主预习 新知构建 1.增大反应速率 原理 原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互干扰减小，反应速率增大 实例 实验室制时，粗锌与稀硫酸反应比纯锌快，向溶液中滴入几滴溶液，也能增大反应速率 2.比较金属的活动性强弱 原理 一般原电池中，活泼金属为负极，发生氧化反应，较不活泼金属为正极，发生还原反应 实例 两种金属和，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到极溶解，极上有气泡产生。根据电极现象判断出极是负极，极是正极，由原电池原理可知，金属活动性： 3.设计原电池 （1）理论上，任何一个自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。 （2）以与溶液反应为例设计原电池，步骤如下： 自我诊断 （1） 只有放热的氧化还原反应，才能设计成原电池（ ） （2） 两种金属分别作为原电池的两极时，一般作为负极的金属比作为正极的金属活泼（ ） （3） 一个氧化还原反应，构成原电池时的反应速率比直接接触的反应速率大（ ） （4） 将和用导线连接后插入溶液中，不断溶解，说明金属活动性：（ ） （5） 足量的与稀硫酸反应时，滴入溶液可以增大反应速率，是因为增大 （ ） 【答案】（1） × （2） √ （3） √ （4） × （5） × 一般来说，设计成原电池的反应为放热反应，但有些吸热反应如果能自发进行也可设计成原电池。如，通过调节中的，实现原电池电极的转换，若正反应方向放热，则逆反应方向吸热，均能构成原电池。 迁移应用 对点训练 1．溶液与过量锌粉反应，在一定温度下，为了使产生的速率减小，但又不影响生成氢气的总量，可向反应物中加入适量的（ ） A. 溶液 B. 固体 C. 溶液 D. 固体 【答案】B 【解析】选。项，向反应物中加入适量的 溶液，相当于存在硝酸，金属与硝酸反应不会产生氢气；项，向反应物中加入适量的 固体，醋酸根离子结合氢离子形成醋酸，使氢离子浓度降低，产生 的速率减小，但不影响生成氢气的总量；项，向反应物中加入适量的 溶液，锌与硫酸铜反应生成铜，此时锌、铜、硫酸会构成原电池，使产生 的速率增大；项，向反应物中加入适量的 固体，和硫酸反应生成，使生成氢气的量减少。 2．（教材习题改编）把A、B、C、D四块金属片用导线两两相连，浸入稀硫酸中构成原电池。A、B相连时，A为负极；C、D相连时，D上产生大量气泡；A、C相连时，电流由C经导线流向A；B、D相连时，电子由D经导线流向B。此四种金属的活动性由强到弱的顺序为（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】选。原电池中，活泼金属为负极，、相连时，为负极，金属活动性：；、相连时，上 产生大量气泡，即 电极上 得电子生成，为正极，为负极，金属活动性：；、相连时，电流由 经导线流向，为正极，为负极，金属活动性：；、相连时，电子由 经导线流向，为负极，为正极，金属活动性：。综上可知，此四种金属的活动性由强到弱的顺序为。 3．设计原电池装置证明的氧化性比的强。 （1） 写出能说明的氧化性比的强的离子方程式：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 （2） 若要将上述反应设计成原电池，分别写出两极的电极反应式。 ① 负极：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 ② 正极：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 （3） 画出装置图，指出电极材料和电解质溶液： ①不含盐桥 ②含盐桥 _ _ _ _ 【答案】（1） （2） ① ② （3） ； 课堂检测 巩固落实 1．[（2025·大庆高二质检）]下列化学反应的原理不能设计成原电池的是（ ） A. B. C. D. 【答案】C 【解析】选。项，与 反应生成 的反应是放热反应，反应过程中元素化合价发生了变化，该反应属于氧化还原反应，能设计成原电池；项，完全燃烧的反应是放热反应，反应过程中元素化合价发生了变化，该反应属于氧化还原反应，能设计成原电池；项，酸碱中和反应是放热反应，但反应过程中元素化合价不变，因此该反应不能设计成原电池；项，与 反应生成 和 的反应是放热反应，反应过程中元素化合价发生了变化，该反应属于氧化还原反应，能设计成原电池。 2．[（2025·丽江高二期末）]某兴趣小组模拟纸电池（如下图所示）进行实验。下列有关说法正确的是（ ） A. 该装置将化学能转化为电能 B. 锌电极为正极，发生还原反应 C. 电池工作过程中由锌电极向铜电极迁移 D. 电池工作一段时间后铜电极质量不变 【答案】A 【解析】选。该装置为原电池，将化学能转化为电能，正确；锌电极失去电子为负极，发生氧化反应，错误；原电池中，阴离子向负极迁移，故电池工作过程中 由铜电极向锌电极迁移，错误；铜电极得到电子为正极，电极反应式为，故电池工作一段时间后铜电极质量增加，错误。 3．某原电池反应为。下列该原电池的组成物质中正确的是（ ） 选项 A B C D 正极 负极 电解质溶液 溶液 溶液 溶液 溶液 【答案】C 【解析】选。由原电池反应 可知，该原电池的负极为，电极反应式为，正极上溶液中的 得到电子被还原为 单质，电解质溶液是可溶性银盐（如）溶液，正极的电极材料可以是活动性比 弱的金属 或石墨等惰性电极。 4．向盛有等质量的两份锌粉的、试管中分别加入过量的稀硫酸，同时向试管中加入少量的溶液，产生的体积与时间的关系如下图所示。下列图像正确的是（ ） A. B. C. D. 【答案】A 【解析】选。锌粉与稀硫酸发生反应的化学方程式为 ，若向 试管中加入少量的 溶液，则发生反应，消耗一部分，生成的 附着在 上，构成无数微小的 原电池，增大了反应速率，所以加入 溶液的 试管中反应速率更大，先反应完，但因 消耗了一定量的，生成 的体积要小于 试管。 5．某探究活动小组想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，甲、乙两位同学均使用镁片和铝片作为电极，但甲同学将电极放入的稀硫酸中（如图1），乙同学将电极放入的溶液中（如图2）。 （1） 写出图1所示装置中有关的电极反应式。 负极：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 正极：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 （2） 图2所示装置中负极为_ _ ，正极发生_ _ 反应，总反应的离子方程式为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 （3） 如果甲、乙两位同学均认为“构成原电池的电极材料若是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲同学会判断出_ _ _ _ _ _ （填元素符号，下同）的活动性更强，而乙同学会判断出_ _ _ _ _ _ 的活动性更强。 （4） 由此实验，可得到的结论是（填字母）。 A. 利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的电解质溶液 B. 镁的金属性不一定比铝的强 C. 该实验说明金属活动性顺序已过时，已没有实用价值 D. 该实验说明化学研究对象复杂，反应条件多变，应具体问题具体分析 （5） 上述实验也反过来证明了“利用金属活动性顺序直接判断原电池中正、负极”的做法_ _ _ _ _ _ （填“可靠”或“不可靠”）。如不可靠，请你提出另一种判断原电池正、负极可行的实验方案：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 【答案】（1） ； （2） 铝片；还原； （3） ； （4） AD （5） 不可靠；在两电极之间连上一个电流表测电流方向，判断原电池的正、负极（答案合理即可） 【解析】 （1） 题图1所示装置中，总反应为 ，为负极，电极反应式为；为正极，电极反应式为 。 （2） 题图2所示装置中，总反应为 ，为负极，为正极，正极上发生还原反应。 （3） 题图1所示装置中 为负极，为正极；题图2所示装置中 为负极，为正极。若根据“构成负极材料的金属比构成正极材料的金属活泼”，则甲同学会判断出 的活动性更强，乙同学会判断出 的活动性更强。 学科网（北京）股份有限公司 $