1.导学案3. 第6章 第一节 第2课时 原电池及工作原理-【满分思维】2025-2026学年高中化学必修第二册（人教版）

第2课时　原电池及工作原理　 课标定向 目标定位 1.能从氧化还原的角度初步认识原电池的工作原理,认识化学能可以转化为电能。(宏观辨识与微观探析) 2.能举出化学能转化为电能的实例,能辨识简单原电池的构成要素。(证据推理与模型认知) 3.能用生活中的材料制作简易电池,探究干电池的构成要素。(科学探究与创新意识) 厘清 重点 认识构成原电池的概念和工作原理,判断原电池的正负极 突破 难点 从微观氧化还原角度认识原电池的本质,对简单原电池具备分析能力 学习任务一:原电池原理 必备知识·导学 [引入]生活中处处离不开电,你知道电能的来源吗?电动车电池又是怎样工作的呢? 一、火力发电——燃煤发电的能量转化过程 二、原电池 实验探究【实验6-3】 实验装置 实验现象 实验结论 锌片溶解,表面产生气泡,铜片上无气泡 锌与稀硫酸反应,铜与稀硫酸不反应 锌片溶解,铜片上有气泡 锌片参与反应,铜片上产生氢气 锌片溶解,铜片上有气泡,电流表指针偏转 该装置将化学能转化为电能 1.原电池是将化学能转化为电能的装置。 2.原电池工作原理(以锌-铜-稀硫酸原电池为例) 注意:电子不下水 注意:离子不上岸 3.原电池构成条件 [思考]原电池中可以将电解质溶液换成酒精等非电解质溶液吗? 提示:不可以。酒精等非电解质溶液不能产生自由移动的离子,所以不能形成原电池。 判对错·通教材 判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。 (1)HCl+NaOH===NaCl+H2O是放热反应,可以设计成原电池。(×) 提示:原电池的本质为自发地氧化还原反应。 (2)原电池中正极材料一定发生还原反应。(×) 提示:原电池中正极一定发生还原反应,但电极一般不反应。 (3)在铜-锌-稀硫酸原电池中,电子由锌极通过导线流向铜极,再由铜极通过电解质溶液到达锌极。(×) 提示:电子不下水,不能在电解质溶液中移动。 (4)原电池中阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。(√) 提示:离子运动方向为阳正阴负。 (5)原电池中负极材料参加反应时,其金属活动性一定比正极强。(×) 提示:例如Al-Mg(NaOH溶液),Mg比Al活泼,但是Al作负极,是否作负极主要是正确判断自发进行的氧化还原反应。 核心要点·归纳 1.原电池装置的判断——四看 一看本质:有无自发进行的氧化还原反应发生; 二看电极:两极为导体,且存在活泼性差异(燃料电池的电极一般为惰性电极); 三看溶液:两极插入电解质溶液中; 四看回路:形成闭合回路。 2.原电池正、负极的判断 微点拨·拓教材 双液原电池:由两个半电池组成 盐桥中装有含琼胶的KCl饱和溶液,琼胶的作用是防止管中溶液流出,又能使K+和Cl-能在琼胶内自由移动。 优点:能产生持续、稳定的电流。 学力诊断·测评 1.如图所示8个装置中,能形成原电池的是(　　) A.①②④　B.③④⑤　C.①⑥⑧　D.④⑥⑦ 【解析】选D。①②不存在两个电极,不是原电池;③两个电极相同,不是原电池;④满足原电池的构成条件,是原电池;⑤酒精是非电解质,不是原电池;⑥满足原电池的构成条件,是原电池;⑦满足原电池的构成条件,是原电池;⑧未构成闭合回路,不是原电池。 2.西红柿中含有矿物盐、有机酸等,某同学利用题图所示装置探究原电池原理。下列说法正确的是(　　) A.Zn电极是该电池的正极 B.Cu电极表面产生的气体是H2 C.电子经外电路由Cu电极流入Zn电极 D.该装置可将电能转化为化学能 【解析】选B。Zn比Cu活泼,如图所示装置探究中,Zn作负极,A错误;Cu作正极,H+在正极得到电子生成H2,B正确;Zn作负极,Cu作正极,电子经外电路由Zn电极流入Cu电极,C错误;该装置是原电池,该装置可将化学能转化为电能,D错误。 3. (2024·东营高一检测)如图所示,电流计发生偏转,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Zn、C为稀硫酸 B.A是Cu、B是Ag、C为稀硫酸 C.A是Fe、B是Ag、C为AgNO3溶液 D.A是Ag、B是Fe、C为AgNO3溶液 【解析】选C。A.A是Zn、B是Zn、C为稀硫酸,两个电极相同,不能构成原电池,故不选A;B.A是Cu、B是Ag、C为稀硫酸,Cu、Ag与稀硫酸均不反应,不能构成原电池,故不选B;C.A是Fe、B是Ag、C为AgNO3溶液,Fe的活泼性大于Ag,Fe作负极、Ag作正极,负极:Fe-2e-===Fe2+,负极变细;正极:2Ag++2e-===2Ag,正极变粗,故选C;D.A是Ag、B是Fe、C为AgNO3溶液,Fe的活泼性大于Ag,Fe作负极、Ag作正极,该项与题意不符,故不选D。 【补偿训练】 如图所示是Zn和Cu形成的原电池,某实验兴趣小组做完实验后,记录如下,其中描述合理的是(　　) ①Zn为正极,Cu为负极 ②H+向负极移动 ③电子流动方向:从Zn经外电路流向Cu ④Cu极上有H2产生 ⑤Zn极上发生氧化反应 ⑥正极的电极反应式为Zn-2e-===Zn2+ A.①②③ B.③④⑤ C.④⑤⑥ D.②③④ 【解析】选B。在该原电池中,Zn比Cu活泼,故Zn作负极,发生氧化反应,负极反应式为Zn-2e-===Zn2+,①、⑥错误,⑤正确;Cu作正极,电子由Zn流出经外电路流向铜片,正极反应式为2H++2e-===H2↑,在溶液中H+向正极移动,②错误,③、④正确。 学习任务二:原电池正负极的判断及电极反应式书写 必备知识·探究 某化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用,设计并进行了以下一系列实验,实验结果记录如下。 编号 电极材料 电解质溶液 电流表指针 偏转方向 ① Al、Mg 稀盐酸 偏向Al ② Al、Cu 稀盐酸 偏向Cu ③ Al、C(石墨) 稀盐酸 偏向石墨 ④ Al、Mg 氢氧化钠溶液 偏向Mg ⑤ Al、Zn 冷浓硝酸 偏向Al 根据上表中的实验现象回答下列问题: (1)实验①、②中,Al所作的电极是否相同?写出实验①中正极、负极的电极反应式。 提示:不同;负极:Mg-2e-===Mg2+,正极:2H++2e-===H2↑。 (2)实验③中Al作哪一极?写出Al电极的电极反应式。 提示:负极;Al-3e-===Al3+。 (3)实验④中的Al作哪一极?试解释原因并写出铝电极的电极反应式。 提示:负极;Al与NaOH溶液自发进行氧化还原反应,而Mg与NaOH溶液不反应;Al-3e-+4OH-=== [Al(OH)4]-。 (4)解释实验⑤中电流表指针偏向Al的原因。 提示:铝在冷浓硝酸中形成致密氧化物薄膜,Zn在浓硝酸中发生反应,即在浓硝酸中Al作原电池的正极。 (5)根据实验结果总结出影响铝在原电池中作正极或负极的因素。 提示:另一个电极材料的活动性、电解质溶液等。 核心要点·归纳 电极反应式书写方法——四步法 学力诊断·测评 1.如图所示为发光二极管连接柠檬电池。下列说法不正确的是(　　) A.该装置的能量转化形式主要为化学能→电能 B.电子的流向:Zn→外电路→Cu→柠檬液→Zn C.锌片是负极,质量不断减小 D.铜片上的电极反应为2H++2e-===H2↑ 【解析】选B。该装置的能量转化是化学能转化为电能,A正确;锌为负极,铜为正极,电子从锌流出,经过外电路,流向铜,电子不能通过溶液,B错误;锌为负极,反应生成锌离子,质量不断减小,C正确;铜为正极,溶液中的氢离子得到电子生成氢气,D正确。 【补偿训练】 如图所示电流计的指针会偏转,M极变粗,N极变细。符合这种现象的是(　　) A.M是铜,N是锌,R是硫酸 B.M是锌,N是铜,R是硫酸铜溶液 C.M是银,N是锌,R是硝酸银溶液 D.M是铁,N是铜,R是硝酸铜溶液 【解析】选C。M极变粗,N极变细,说明M极是正极,N极是负极,电解质溶液中的金属离子要在正极上被还原,析出金属单质。M极反应式为2H++2e-===H2↑,无法析出金属单质,故A不符合题意;锌比铜活泼,作负极,M极变细,故B不符合题意;N极是锌,发生的电极反应式为Zn-2e-===Zn2+,锌逐渐溶解,N极变细,M极发生的电极反应式为Ag++e-===Ag,M极变粗,故C符合题意;铁比铜活泼,作负极,发生的电极反应式为Fe-2e-===Fe2+,M极变细,故D不符合题意。 2.(2024·淄博高一检测)实验探究是提高学习效果的有力手段。某同学用如图所示装置研究原电池原理,下列说法错误的是(　　) A.若将图1装置的Zn、Cu下端接触,Zn片逐渐溶解,Cu片上能看到气泡产生 B.图2中H+向Zn片移动 C.若将图2中的Zn片改为Mg片,Cu片上产生气泡的速率加快 D.图2中Cu电极产生H2,图3中Cu电极产生Cu 【解析】选B。Zn、Cu直接接触就能构成闭合回路而形成原电池,Zn片逐渐溶解,Cu片上可看到有气泡产生,A正确;图2中原电池工作时,Zn作负极,Cu作正极,H+带正电荷,应该向正极Cu片移动,B错误;由于Mg的失电子能力强于Zn,所以将Zn片改为Mg片后,电子转移速率加快,生成H2的速率也加快,C正确;图2中负极消耗Zn,正极产生H2,而图3中负极消耗Zn,正极析出Cu,D正确。 [规律]其他条件相同时,电极活泼性差别越大,反应越剧烈。 3.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)。 项目 负极 正极 电解质溶液 (1) 铁 铜 稀硫酸 (2) 铜 银 AgNO3溶液 (3) 铜 石墨 FeCl3溶液 (1)负极: Fe-2e-===Fe2+;  正极: 2H++2e-===H2↑;  总反应式: Fe+2H+===Fe2++H2↑。  【解析】(1)Fe作负极失2e-,被氧化生成Fe2+,溶液中H+得到电子被还原为H2。 (2)负极: Cu-2e-===Cu2+;  正极: 2Ag++2e-===2Ag;  总反应式: Cu+2Ag+===Cu2++2Ag。  【解析】(2)Cu作负极失2e-,被氧化生成Cu2+,溶液中的Ag+得到电子被还原为Ag。 (3)负极: Cu-2e-===Cu2+;  正极: 2Fe3++2e-===2Fe2+;  总反应式: 2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+。  【解析】(3)Cu作负极失2e-,被氧化生成Cu2+,Fe3+得e-被还原为Fe2+。 [易错提醒]书写电极反应的基本规则 (1)两极得失电子数目相等。 (2)电极反应式常用“===”表示,不用“→”表示。 (3)电极反应式中若有气体生成,需加“↑”;而有固体生成时,由于固体附着在电极上,不必加“↓”。 (4)书写电极反应式时要保证电荷守恒、元素守恒,可在电极反应式一端根据需要添加H+、OH-或H2O。 学情检测·素养达标 1.下面是四个化学反应,你认为理论上不可用于设计原电池的化学反应是(　　) A.2Al+2NaOH+6H2O===2Na[Al(OH)4]+3H2↑ B.Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑ C.Mg3N2+6H2O===3Mg(OH)2+2NH3↑ D.4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3 【解析】选C。A、B、D属于能自发进行的氧化还原反应,均可以设计为原电池。C不属于氧化还原反应,不能设计成原电池。 2.(双选)利用下列装置和表中物质(M和N的形状、大小完全一致)组合能产生持续电流,且铝发生氧化反应的是(　　) 选项 M N P A Al Cu 稀盐酸 B Al 石墨 浓硫酸 C Al 镁 NaOH溶液 D Al 铁 酒精 【解析】选A、C。A.能构成原电池,Al作负极,故选A;B.常温下,Al遇浓硫酸发生钝化,不能产生持续电流,故不选B;C.Al能与NaOH溶液发生氧化还原反应,镁不能与NaOH溶液反应,能形成原电池,持续产生电流且Al作负极,发生氧化反应,故选C;D.酒精是非电解质,不导电,不能构成原电池,不能产生持续电流,故不选D。 3.某原电池的总反应是Fe+Cu2+===Fe2++Cu,该原电池的正确组成是(　　) 【解析】选C。根据电池反应知,铁失电子发生氧化反应作负极,电解质溶液中应含有铜离子,选择活泼性较弱的铜或石墨(C)等导体作正极,故C项符合题意。 4.根据原电池原理,结合装置图,按要求解答问题: (1)若X为Zn,Y为硫酸铜溶液,则X为负极(填电极名称),判断依据: 锌的活泼性比铜强(或Zn的还原性比Cu强); 铜电极的名称是正极(填电极名称),溶液中的Cu2+移向Cu (填“Cu”或“X”)电极。  【解析】(1)Zn-Cu(CuSO4)电池,Zn比Cu活泼,故Zn作负极,溶液中的Cu2+移向正极(Cu)。 (2)若X为银,Y为硝酸银溶液,则X为正极(填电极名称),判断依据: 铜的活泼性比银强(或Cu的还原性比Ag强); 铜电极的名称是负极(填电极名称),溶液中的Ag+移向X (填“Cu”或“X”)电极。  【解析】(2)Cu-Ag(AgNO3)电池,铜的活泼性比银强,Ag为正极,溶液中的Ag+移向正极(Ag)。 - 13 - 学科网（北京）股份有限公司 $