4.1.1 原电池的工作原理-课后达标 素养提升-【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核心知识点，系统梳理从基础构成（正负极判断、氧化还原反应本质）到离子移动方向、电极反应式书写，再到双液原电池、盐桥作用及实际应用（如火星探测器供电电池）的知识脉络，搭建递进式学习支架。 该资料设计基础检测与素养提升分层练习，通过实验探究题（如草酸根与Fe³⁺的原电池反应验证）培养科学探究与实践能力，结合情境题（如硝酸汞与碘化钾的氧化还原反应设计）渗透科学态度，解析中强调证据推理提升科学思维。课中辅助教师分层教学，课后助力学生查漏补缺。

课后达标 素养提升 基础检测 1．火星大气中含有大量，一种有参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电，该电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极。下列说法正确的是（ ） A. 负极上发生还原反应 B. 在正极上得电子 C. 阳离子由正极移向负极 D. 将电能转化为化学能 【答案】B 【解析】选。金属钠为负极，负极上发生失电子的氧化反应，错误；碳纳米管为正极，在正极上得电子，发生还原反应，正确；原电池中，阳离子由负极移向正极，错误；原电池是将化学能转化为电能的装置，错误。 2．图1是铜锌原电池示意图。图2中，轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，轴表示（ ） A. 铜棒的质量 B. C. D. 【答案】C 【解析】选。是正极，溶液中的 得电子生成氢气，铜棒的质量不变，项错误;是负极，不断发生反应，所以溶液中 逐渐增大，项错误;反应不断消耗，所以溶液中 逐渐降低，项正确;不参加反应，浓度基本不变，项错误。 3．[（2025·菏泽高二统考）]某原电池装置如下图所示。盐桥中装有含饱和溶液的琼脂。下列有关叙述正确的是（ ） A. 为正极，发生氧化反应 B. 工作一段时间后，溶液中增大 C. 负极反应： D. 工作一段时间后，两烧杯中溶液均不变 【答案】B 【解析】选。由题图可知，该原电池中，铁电极为负极，电极反应为，石墨电极为正极，电极反应为 ，原电池工作时，盐桥中的钾离子向正极移动，氯离子向负极移动，故氯化钠溶液中氯离子浓度增大，、错误、正确；铁电极为负极，铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子，亚铁离子在溶液中水解使溶液呈酸性，左侧烧杯中溶液 减小，石墨电极是正极，氢离子在正极得到电子发生还原反应生成氢气，消耗氢离子，右侧烧杯中溶液 增大，错误。 4．某电池的总反应为,下列有关说法正确的是（ ） A. 铜为该原电池的正极 B. 随着电池放电,溶液减小 C. 正极反应式为 D. 参与反应时转移电子 【答案】D 【解析】选。由电池总反应可知,铜被氧化,为负极,错误;随着电池放电,被消耗,溶液 增大,错误;正极上二氧化铅发生还原反应,生成难溶的硫酸铅,错误;负极反应式为,参与反应,转移 电子,正确。 5．与甲、乙两套装置有关的下列说法正确的是（ ） A. 甲、乙装置中，锌棒均为负极，发生氧化反应 B. 甲装置中锌棒直接与稀硫酸接触，故甲装置中产生气泡的速率更大 C. 甲、乙装置中，阳离子均向碳棒定向迁移 D. 乙装置中盐桥设计的优点是迅速平衡电荷，提高电池效率 【答案】D 【解析】选。由题图可知，甲不是原电池，故 错误；甲装置中锌棒直接与稀硫酸接触，发生化学反应，乙装置中构成了原电池，负极失去电子的速率增大，因此正极放出氢气的速率增大，故 错误；甲装置中发生化学反应，乙装置中形成原电池，碳棒为正极，故只有乙装置中盐桥中的阳离子向碳棒移动，故 错误。 6．如右图所示，该装置为硝酸银溶液原电池，起始时，该电池中两电极的总质量为，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为。下列说法错误的是（ ） A. 锌片为负极，电极反应式为 B. 向银电极移动，向锌电极移动 C. 工作一段时间后，有电子从负极沿导线向正极移动 D. 电流方向： 电流表 硝酸银溶液 【答案】C 【解析】选。硝酸银溶液原电池中 为负极，发生氧化反应，电极反应式为;为正极，发生还原反应，电极反应式为。由分析可知，锌片为负极，电极反应式为，正确；由分析可知，为负极，为正极，原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，故 向银电极移动，向锌电极移动，正确；由题干信息可知，起始时，该电池中两电极的总质量为，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为，设通过电路的电子的物质的量为，则 电极减少的质量为，电极增加的质量为，故有，解得，即工作一段时间后，有 电子从负极沿导线向正极移动，错误；由分析可知，为负极，为正极，故电流方向： 电流表 硝酸银溶液，正确。 7．下图甲和乙是双液原电池装置。下列说法错误的是（ ） A. 乙装置中，电池总反应的离子方程式为 B. 甲装置中，当有电子通过外电路时，正极有析出 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. 反应不能发生 【答案】B 【解析】选。乙装置中，为负极，电极反应式为，为正极，电极反应式为，电池总反应的离子方程式为，正确；甲装置中，为正极，电极反应式为，当有 电子通过外电路时正极析出，即有 析出，错误；盐桥的作用是形成闭合回路和平衡电荷，使两边溶液保持电中性，正确；甲装置中，为负极，为正极，金属活动性：，乙装置中，为负极，为正极，金属活动性：，故金属活动性：，反应 不能发生，正确。 8．[（2025·沧州高二统考）]查阅资料可知，相同条件下，草酸根离子的还原性强于。为验证这一结论，某研究性小组设计了如下图所示装置。 已知：①盐桥由琼脂和饱和的氯化钾溶液构成； ②实验过程中，观察到灯泡发亮，一段时间后，左侧溶液变为黄绿色，右侧溶液中有气泡产生，该气体可使澄清石灰水变浑浊。 （1） 中碳元素的化合价为_ _ _ _ _ _ 价，溶液的颜色为_ _ _ _ _ _ 。 （2） 该装置属于_ _ _ _ _ _ （填“原电池”或“电解池”），判断的理由为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 （3） 电池工作过程中，盐桥中的向_ _ （填“左侧”或“右侧”）电解质溶液迁移。 （4） 石墨Ⅱ的电极反应式为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ，该反应中，每生成气体，消耗的物质的量为_ _ 。 （5） 该电池总反应的离子方程式为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 【答案】（1） ；棕黄色 （2） 原电池；没有外接电源，有自发的氧化还原反应，且形成闭合回路 （3） 右侧 （4） ；0.2 （5） 【解析】 8．由于草酸根离子的还原性强于，由题图可知，石墨Ⅱ为负极，失去电子生成二氧化碳，发生氧化反应，电极反应式为 ；石墨Ⅰ为正极，得到电子生成，发生还原反应，电极反应式为。 （1） 中氧元素的化合价为 价，则碳元素的化合价为 价，溶液的颜色为棕黄色。 （2） 该装置属于原电池，没有外接电源，有自发的氧化还原反应，且形成闭合回路。 （3） 电池工作过程中，阴离子向负极移动，故盐桥中的 向右侧电解质溶液迁移。 （4） 石墨Ⅱ的电极反应式为；该反应中，每生成 气体，转移 电子，由 可知，消耗 的物质的量为。 （5） 该电池总反应的离子方程式为。 素养提升 9．锌铜原电池装置如右图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。下列有关叙述正确的是（假设反应过程中两池溶液体积不变）（ ） A. 铜电极上发生氧化反应 B. 电池工作一段时间后,甲池溶液中减小 C. 电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加 D. 阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡 【答案】C 【解析】选。锌的活泼性比铜的强,所以锌电极为负极，铜电极为正极,在正极上 得电子发生还原反应生成,错误;阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,因此电池工作过程中 通过阳离子交换膜移向正极保持溶液中的电荷平衡,阴离子不能通过阳离子交换膜,甲池溶液中 不变,、错误;乙池中的电极反应为,同时甲池中等物质的量的 通过阳离子交换膜进入乙池中,由于,因此乙池溶液的总质量增加,正确。 10．已知氧化性：。现有如右图所示的电化学装置，下列叙述正确的是（ ） A. 若为，则极的电极反应式可能是 B. 若为，则可以选或 C. 若为，则极的电极反应式可能是 D. 若为，则中阴离子数会减小 【答案】C 【解析】选。根据题图可知，极是负极，失去电子发生氧化反应；极是正极，得到电子发生还原反应。若 为，则 可为，得到电子发生还原反应，不正确；若 为，则 极的金属性要弱于 的金属性，和 的金属性均强于 的金属性，故 不能选 或，可以选 或 等，不正确；若 为，则 极的金属性要强于 的金属性，所以可以选择，因此负极反应式可能是，正确；若 为，由于 极是负极，盐桥中的阴离子会向 极移动，因此 中阴离子数会增大，不正确。 11．硝酸汞溶液和碘化钾溶液混合后会生成红色的碘化汞沉淀，为了探究硝酸汞溶液和碘化钾溶液之间能否发生氧化还原反应，研究人员设计了如下图所示的实验装置，结果电流计指针发生了偏转。下列分析正确的是（ ） A. 电流方向是从电极流向电极 B. 电极为负极，发生的反应是 C. 盐桥中的阳离子向电极移动 D. 总反应是 【答案】B 【解析】选。电流计指针发生了偏转，说明有电流形成，构成了原电池。碘离子具有还原性，失电子发生氧化反应，电极为负极，电极反应式为，正确；电极为正极，溶液中汞离子得电子，发生还原反应，电极反应式为，电流方向是从 电极流向 电极，错误；原电池中，阳离子移向正极，故盐桥中的阳离子移向 电极，错误；原电池反应为氧化还原反应，错误。 12．[（2025·重庆万州区高二检测）]人们应用原电池原理制作了多种电池，以满足不同的需要。以下各种电池广泛应用于日常生活、生产和科学技术等方面，请根据题中提供的信息填空： （1） 如图1所示，杠杆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央滴入浓溶液（实验过程中，不考虑铁丝反应及两球的浮力变化），一段时间后，当杠杆为绝缘体时，_ _ _ _ （填“A”或“B”，下同）端高；当杠杆为导体时，_ _ _ _ 端高。 （2） 溶液常用于腐蚀印刷电路铜板，发生反应的离子方程式为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ， 若将此反应设计成原电池，则负极所用电极材料为，正极反应式为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 （3） 将铝片和铜片用导线相连插入烧碱溶液中，形成了原电池，负极为_ _ ，电极反应式为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 （4） 某原电池装置如图2所示，电池总反应为，当电路中转移电子时，交换膜左侧溶液中约减少_ _ _ _ _ _ 离子,交换膜右侧溶液中_ _ （填“ ”“ ”或“”）（忽略溶液体积变化）。 【答案】（1） A；B （2） ；铜； （3） 铝片； （4） ； 【解析】 （1） 当杠杆为绝缘体时，加入硫酸铜溶液后，铁和硫酸铜发生置换反应生成的铜附着在铁球表面，质量增加，因此 端比 端高；当杠杆为导体时，加入硫酸铜溶液后，铁、铜与 溶液构成原电池，铁的金属性强于铜，因此铁是负极失去电子，被氧化，铜是正极，溶液中的铜离子得到电子，发生还原反应析出铜，因此 端比 端低。 （2） 氯化铁溶液常用于腐蚀印刷电路铜板，发生反应的离子方程式为；该反应中铜发生氧化反应，为原电池的负极，正极材料只要能够导电且活动性小于铜即可，铁离子在正极得到电子发生还原反应，电极反应式为。 （3） 将铝片和铜片用导线相连插入烧碱溶液中，能和 溶液反应生成 和，不能和 溶液反应，所以该原电池中铝片为负极，电极反应式为。 （4） 由电池总反应 可知，电极为负极，电极反应式为，当电路中转移 电子时，负极消耗，同时有 从左侧通过质子交换膜移向右侧，所以交换膜左侧溶液中约减少 离子；电极为正极，电极反应式为，当电路中转移 电子时，生成，所以交换膜右侧溶液中 增大，即交换膜右侧溶液中。 学科网（北京）股份有限公司 $