第4章 第1节 第1课时 原电池的工作原理-【创新大课堂系列】2025-2026学年高中化学选择性必修1同步辅导与测试(人教版)

第四章 化学反应与电能 第一节 原电池 第一课时原电池的工作原理 【课程标准要求】1.认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。2.能分析、解释原电池 的工作原理，能设计简单的原电池。 必备知识·自主梳理 预习新知夯实基础 1.单液原电池 ①Zn|ZnSO4溶液形成 (填“正极”或 (1)概念：将 转化为 的装置称 “负极”，下同)，CulCuSO4溶液形成 为原电池。 : ②中间通过 (盐桥中装有含KCI饱和 (2)原电池的形成条件：①电极（活动性不同的 溶液的琼胶，离子可在其中自由移动)相连接， 金属或金属与石墨等)；② 溶液（或熔： 形成闭合回路。 融)；③形成闭合回路；④能自发进行的氧化还 (2)工作原理 原反应。 负极： 反应) 工作 →正极： 反应) 原理 锌 铜 →总反应： 盐桥中的 移向ZnSO4溶液， 稀硫酸 移向CuSO4溶液，使氧化还原反应持续进行， (3)锌铜单液原电池装置（如图所示）。 锌铜原电池得以不断地产生电流。 (4)缺点：单液原电池中 反应和 【练一练】 反应并未完全隔开，如锌与其接触的稀硫 判断正误（正确的打“/”，错误的打“×”）。 酸发生反应， 会逐渐 (1)原电池中，负极金属材料失电子，发生氧化 2.双液原电池 反应 () (1)原电池的构成（如图） (2)双液原电池中，盐桥中阳离子向负极移动， 阴离子向正极移动 盐桥 (3)锌铜原电池中，电子由锌电极经导线流向铜 Zn 电极，再经电解质溶液流回锌电极 ) ZnSO CusO (4)原电池工作时，电流方向由电源的负极流向 溶液 溶液 正极 77 化学 选择性必修1 关键能力·合作探究 讲练设计探究重点 新知探究（一） 原电池的工作原理 :2.原电池中电子及离子的移动 探究活动 电子移动方向 从负极流出沿导线流入正极，电子不能通 某小组设计如图装置（盐桥中盛有浸泡了 过电解质溶液 KNO3溶液的琼脂)研究电化学原理。 阴离子向负极移动，阳离子向正极移动， 离子移动方向 离子只能在电解质溶液中移动，不能在导 Mg 线上移动 Mg(NO3)2(aq) AgNO3(aq) 盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向 1.Mg、Ag分别作什么电极？写出两电极反应式 若有盐桥 正极区 和原电池总反应式。 离子可选择性通过交换膜，如阳离子可通 若有交换膜 过阳离子交换膜移向正极 3.判断原电池正、负极的5种方法 活泼金属 较不活泼金 (一般) 电极材料 判 属或非金属 判 2.装置中，盐桥中的K+、NO3的迁移方向是 断 氧化反应 电极反应 还原反应 为 什么？ 电子流出 电子流向 电子流入 为 负 不断溶解 电极现象 电极增重或 极 质量减小 质量不变 极 阴离子移向 离子移向 阳离子移向 对点题组 、 1.对于原电池的电极名称，叙述错误的是( A.发生氧化反应的一极为负极 3.外电路中电子流向是什么？ B.正极为电子流入的一极 C.比较不活泼的金属为负极 D.电流流出的一极为正极 2.锌铜原电池装置如图所示，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 归纳总结 Zn 1.原电池的工作原理示意图 电子沿导线传递产生电流 发生氧化反应 发生还原反应 Zns04(ag)阳离子 CuSO(aq) 交换膜 负极 原电池 正极 A.Zn作为原电池的负极发生还原反应 为活泼金属 为不活泼金属 个阳 离子移 B.电子从锌片经电解质溶液流向铜片 且不断溶解 或导电非金属 离子移 C.电池工作一段时间后，乙池的溶液质量增大 电解质溶液 D.电池工作一段时间后，甲池的c(Zn2+)增大 78 第四章 化学反应与电能 3.下面是利用盐桥电池从某些含碘盐中提取碘的： A.两个装置中石墨I和石墨Ⅲ作负极 两个装置，下列说法中不正确的是 B.碘元素在装置①②中都被氧化 C.①中MnO2的电极反应式为MnO2十4H+ 石墨Ⅱ 石墨Ⅲ +2e-=-Mn2++2H20 D.反应①、②中生成等量的I2时，导线上通过 NaI酸性溶液H,SO,溶液 NalO3溶液 NaHSO,溶液 的电子数之比为1：5 ① ① 新知探究（二） 原电池原理的应用 典例导引 A 电流表 [典例]设计原电池Zn+2Fe3+一Zn2++ n 2F2+,在方框中画出能形成稳定电流的半电 设计原电池 池形式的装置图（标出电极材料、电解质溶液）。 装置 Zn Cu CuSO4 溶液 ZnSO4溶液CuSO4溶液 对点题组 负极： ,电极反应： 1.10mL浓度为1mol·L1的硫酸溶液与过量 的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢 正极： ,电极反应： 气的总量，可采用的方法是 () A.加入适量的3mol·L1的硫酸溶液 [听课记录] B.加入适量的蒸馏水 C.加入数滴硫酸铜溶液 D.加人适量的硫酸钠溶液 2.有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及 部分实验现象如下： 归纳总结 b d 实验 原电池原理应用的三方面 装置 构成原电池的反应速率比直接接触的反应速 CuSO 稀硫酸 稀硫酸 稀硫酸 加快化学反率快。如实验室制H2时，粗锌比纯锌与稀硫 应速率 酸反应快，或向溶液中滴入几滴CuSO4溶液， a极质量减 b极有气体d极溶解，c 部分 电流从a极 反应加快 小：b极质量 产生：c极无极有气体 现象 流向d极 增加 变化 产生 比较金属的对于酸性电解质，一般是作负极的金属活动性 由此可判断这四种金属的活动性顺序是( 活动性强弱 强，作正极的金属活动性较弱 A.a>bc>d B.b>c>d>a (以Zn+CuSO4--ZnSO4+Cu为例) C.d>a>b>c D.a>b>dc (1)将反应拆分成两个半反应。 负极：Zn-2e-=Znm2 3.等质量的两份锌粉a、b,分别加入过量的稀 正极：Cu2++2e=-Cu H2SO4溶液中，同时向a中滴入少量的CuSO4 (2)根据两个半反应确定负极材料为Zn,正极 溶液，下列表示产生H2的体积(V)与时间(t) 设计原电池材料为Cu或Ag等。 (3)若为单液简易装置，可将氧化剂溶液即 的关系，图像中正确的是 装置 CuSO,溶液作为电解质溶液（见图I)。 (4)若为双液含盐桥装置，应将负极与氧化剂 溶液分开，即Zn-ZnSO4为一半电池， Cu-CuSO1为另一半电池，两池用盐桥连接 (见图Ⅱ)。 79 化学 选择性必修1 素养演练·提升技能 达标训练素养提高 1.下列有关电化学知识的描述正确的是()：4.下列关于如图所示原电池的叙述正确的是 A.行人踩踏发电瓷砖（原理是利用行人踩踏地： 板产生的振动来发电)是将化学能转化为 ④ 电能 铜片 盐桥 银片 B.某原电池反应为Cu+2AgNO3一Cu(NO3)2 十2Ag,装置中的盐桥可以装有含琼胶的KC1 饱和溶液 Cu(NO) AgNO. C.因为铁的活泼性强于铜，所以将铁、铜用导线： 溶液 溶液 连接后放入浓硝酸中，若能组成原电池，必 A.在外电路中，电流由铜电极流向银电极 是铁作负极、铜作正极 B.正极反应为Cu2++2e一Cu D.理论上，任何能自发进行的且能放出能量的： C.实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 氧化还原反应都可设计成原电池 : D.将铜片直接浸入硝酸银溶液中发生的化学 2.关于如图所示装置，下列说法不正确的是 反应与该原电池反应相同 5.(1)利用反应Cu+2FeCl3-CuCl2+2FeCl2 设计成如图所示的原电池，回答下列问题： 上 灵敏电流表 稀硫酸 稀硫酸 ④ ① ② 盐桥 A.在①装置中锌棒逐渐变细，铜棒无变化 B.在②装置中锌棒逐渐变细，铜棒逐渐变粗 C.在②装置中化学能部分转化成了电能 D.在①②装置中锌棒均被氧化 Y溶液 X溶液 3.有关如图所示原电池（盐桥中装有含KCI饱和： ①写出电极反应式： 溶液的琼脂)的叙述，正确的是 ( 正极： e 负极： 电流计 ②图中X是 ,Y是 Zn 211 r盐桥 ③原电池工作时，盐桥中的 (填“阳”或 “阴”)离子向X溶液方向移动。 ZnS0,(aq)CuSO,(aq） (2)利用反应2Cu+O2+2H2SO -2CuSO A.该原电池工作时，盐桥中的K+会移向CuSO1 +2H2O可制备CuSO4,若将该反应设计为原 溶液 电池，其正极反应式为 B.取出盐桥后，电流计的指针依然保持偏转 C.铜片上有气泡逸出 温馨提示 请做课时分层检测（十七） D.反应前后铜片质量不改变 第二课时 化学电源 【课程标准要求】1.了解常见化学电源的工作原理。2.能列举常见的化学电源，并能利用相关信息 分析化学电源的工作原理。 必备知识·自主梳理 预习新知夯实基础 一、化学电源 等，原电池是各种化学电源的雏形。普通锌锰 1.化学电源的分类 电池属于 电池，铅酸蓄电池属于 化学电源包括一次电池、二次电池和燃料电池： 电池。 80第四章化学反应与电能 第一节原电池 第一课时原电池的工作原理 必备知识·自主梳理 1.(1)化学能电能(2)电解质(4)氧化还原电流衰减 2.(1)①负极正极②盐桥(2)Zn-2e一Z2+氧化 Cu2++2eCu还原Zn十Cu2+= -Cu+Zn2+Cl K 练一练 1.(1)/(2)×(3)×(4)× 关键能力·合作探究 新知探究（一） 探究活动 1.提示：Mg作负极，Mg-2e-Mg+,Ag作正极，2Ag十2e —2Ag,总反应式：Mg十2Ag—2Ag十Mg+ 2.提示：K+移向正极（或AgNO3溶液），NO5移向负极[或 Mg(NO3)2溶液]。 3.提示：从Mg电极流出，通过外电路移向Ag电极。 对点题组 1.C[原电池中相对活泼的金属为负极，发生氧化反应：相对不活 泼的金属（或非金属导体）为正极，发生还原反应。 2.C[在Zn、Cu和硫酸钢构成的原电池中。锌为负极，发生失去电 子的氧化反应，A错误：原电池工作时，电子从负极锌沿导线流向 正极钢，电子不能进入溶液中，B错误：锌为负极，电极反应式为 Zn一2e—Zn2+,钢为正极，电极反应式为Cu2+十2e -Cu, 甲池转移1 mol Zn+到乙池，则乙池有1 mol Cu析出，但1mol Zn2+的质量大于1 mol Cu的质量，所以乙池的溶液质量增大，C 正确；原电池工作时，由于阳离子交换膜的作用，内电路中阳离子 Zn2+由负极Zn移向正极Cu,所以甲池的c(Zn2+)几乎不变，D错 误。」 3.BL装置①中M(),作正极，石墨I作负极，装置②中石墨Ⅲ作 负极，故A正确：装置①中碘离子失电子被氧化，装置②中碘酸纳 得电子被还原，故B错误：装置①中Mn()2作正极，电极反应式 对，故C正确：反应①中，碘元素由一1价升高为0价，生成1mol 碘单质转移2ol电子，反应②中，碘元素由十5价降低为0价 生成1mol碘单质转移10mol电子，反应①、②中生成等量的1 时，导线上通过的电子数之比为1：5，故D正确。] 新知探究（二） 典例导引 [解析]分析元素化合价的变化可知，Zn为负极，比Zn活泼性差 的金属或非金属（石墨等）为正极，远择与电极材料有相同离子的 溶液作电解质溶液。 Zn Pt 转 博 ZnSO,溶液FeCL溶液 [答案]ZnZn-2e-—Zn2+Pt2Fe3++2e=2Fe2+ 对点题组 1.C[加入适量的3mol·L的硫酸，增大了氢离子的浓度，也增 大了氢离子的物质的量，故A错误：加入适量蒸馏水，氢离子的浓 度减小，不改变氢离子的物质的量，化学反应速率减小，故B错 误：加入数滴硫酸钢溶液，Z足量，构成锌钢原电池，加快反应速 率，且没有改变氢离子的物质的量，不影响生成的氢气的总量，故 C正确：加入适量的硫酸钠溶液，氢离子的浓度减小，不改变氢离 子的物质的量，化学反应速率减小，故D错误。] 2.C[由第一个装置a极溶解，可知a极是负极，金属活动性：a>b: 对于第二个装置，依据还原性规律知，金属活动性：b>C:第三个 装置的金属活动性：d>c:由第四个装置电流从a→d,则电子从d →a,故金属活动性：d>a。总之，金属活动性顺序是d>a>b >c。] 3.D[a中Zn与CuS()溶液反应置换出Cu,Zn的量减少，产生H。 的量减少，但Zn、Cu和稀HS),溶液形成原电池，反应速率加 快，D项图示符合要求。] 素养演练·提升技能 1.D[行人踩踏地板产生的振动不属于化学能，A错误：在原电池 的正极端氯离子和银离子反应，所以不可以用KC1饱和溶液制得 的琼脂作盐桥，B错误；F在浓硝酸中发生钝化，Cu能与浓硝酸 反应，可组成原电池，但铁作正极、钢作负极，C错误：原电池是将 化学能转化为电能，需要自发进行的释放能量的氧化还原反应，D 正确。 2( 2.B[A项，在①装置中锌与氢离子反应生成锌离子和氢气，锌棒 变细，钢不与氢离子反应，钢棒没有变化：B项，在②装置中锌棒与 钢棒通过导线连接形成了闭合回路，构成了原电池，锌失去电子 转化为锌离子，锌棒变细，氢离子在钢棒上得电子生成氢气，钢棒 不会变粗：C项，②装置实现了化学能到电能的转化，但部分化学 能转变为热能：D项，在①②装置中，锌均失去电子发生氧化 反应。] 3.A原电池工作时，盐桥中的K移向正极，即CS),溶液，故A 正确：取出盐桥后，不是闭合回路，没有电流产生，电流计指针不 发生偏转，故B错误：Cu为正极，发生还原反应：Cu+十2e Cu,析出的Cu附着在Cu电极上，钢片质量增加，故C、D错误。] 4.D[A.电子是由负极流向正极，电流的移动方向和电子的移动 方向相反，电流由正极流向负极，则电流由银电极流向钢电极，故 A错误；B.Ag为正极，电极反应式为：Ag十e =Ag,故B错 误；C,盐桥起到了传导离子、形成闭合回路的作用，若实验过程中 取出盐桥，原电池不能形成闭合回路，不能继续工作，故C错误； D.将钢片直接浸入硝酸银溶液和原电池反应均为钢与银离子发 生置换反应生成银，发生的化学反应相同，故D正确。] 5.解析(1)该原电池中Cu作负极，电极反应式为Cu一2e Cu2+:石墨作正极，电极反应式为2Fe3+十2e- =2Fe2+。X溶 液应为FeCl溶液，Y溶液应为CuCl,溶液。原电池工作时，盐桥 中的阳离子向正极移动。 (2)Cu作负极，O,在正极上得电子：)，十4十4H+一2H,()。 答案(1)①2Fe3++2e—2Fe+Cu-2e-Cu2 ②FeCl;CuCl2③阳 (2))2+4e-+4H+= =2H,O 第二课时化学电源 必备知识·自主梳理 一、1.一次二次 3.重金属 练一练 1.(1)/(2)/(3)× (4)/ 二、1.Zn-2e+2OH-=Zn(OH):2MnO2+2H0+2e= 2Mn()(()H)+2()H-Zn+2Mn(),+2H()=2Mn()(()H) -Zn(OH)2 2.Pb-2e-+SO:=PhSO. PbO,+4H++S):-+2e-=Pb- SO,+2H,O 3.H2-2e=2H+ 10为 20,+2H*+2e-H,0H+ =H) 练一练 2.(1)×(2)×(3)× 关键能力·合作探究 新知探究（一） 情境导入 1.提示：放电时负极反应为Zn一2e十2OH厂一Zn()H)2。 2.提示：放电时正极附近生成(OH,碱性增强，pH变大。 3.提示：充电时该电池的正极接外接电源正极，负极接外接电源 负极。 对点题组 1.C[由电池总反应可知：放电时负极反应式为Cd十2OH一-2e C()H),,负极区(OH浓度减小，pH减小，正极反应式为 NiO(OH)+H,O-+e =Ni(OH)2十OH,正极区OH-浓度增 大，H增大，A正确，C错误；充电时阳极反应式与放电时的正极 反应式相反，即Ni(OH)2一e十OH= =Ni(O(OH)+HO,B正 确：二次电池放电时化学能转化为电能，充电时电能转化为化学 能，D正确。] 2.C[该电池为可充电电池，属于二次电池，A项正确；放电时，N 得到电子，Li+参与反应，电极反应式为6Li+十N2十6e 2Li3N,属于固氨过程，B、D项正确：Li作负极，能与水发生反应， 测负极室不可用锂盐水溶液作电解质溶液，C项错误。] 3.B「由图可知，集流体A与电极A相连，充电时电极A作阴极， 故充电时集流体A与外接电源的负极相连，A说法正确：放电时， 外电路通过amol电子时，内电路中有a mol Li+通过LPON薄 膜电解质从负极迁移到正极，但是LP()N薄膜电解质没有损失 L,B说法不正确；放电时，电极B为正极，发生还原反应，反应 可表示为Li1-Co(O2十xLi计十xe 一LCo(),,C说法正确；电池 放电时，嵌入在非晶硅薄膜中的鲤失去电子变成L,正极上 Li-Co()2得到电子和Li变为LiCo)2,故电池总反应可表示为 Ls十，Co0登s+Co0D说法正确，] 7