第1章 第2节 第1课时 原电池的工作原理及应用-（配套教参）【精讲精练】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册（鲁科版）

本讲义聚焦原电池的工作原理及应用核心知识点，从化学能转化为电能切入，通过铜锌原电池实验探究现象与原理，系统梳理构成条件、电极判断依据及离子流向，构建思维模型，为后续电池应用学习奠定基础。 该资料以实验探究为特色，结合“两极—液—连线”思维模型设计原电池，培养科学思维与科学探究能力。课中通过实验现象分析、交流讨论深化理解，课后练习题结合海水电池等实际情境，助力学生查漏补缺，提升知识应用能力。

第2节　化学能转化为电能——电池 第1课时　原电池的工作原理及应用 [学习目标]　1.通过实验探究能分析、解释原电池的工作原理。2.能正确判断原电池的正极和负极，会书写其电极反应式，并能构建其思维模型。3.能设计简单的原电池，认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。 [对应学生用书P18] 知识点一　原电池的工作原理 1．探秘铜锌原电池 (1)装置 (2)实验现象及分析 电极 Zn极 Cu极 实验 现象 ① 检流计指针发生偏转 ② 锌片质量减小 铜片质量增加 电子流向 由Zn极流向Cu极(填“Zn”或“Cu”) 电子得失 Zn失电子 Cu2＋得电子 电极名称 负极 正极 电极反应 Zn－2e－===Zn2＋ Cu2＋＋2e－===Cu 总反应 Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu 能量转化 化学能转化为电能 2.原电池 (1)原电池的概念：把化学能转化为电能的装置。 (2)原电池的构成条件 ①两个活泼性不同的导体作电极。 ②电极材料均插入电解质溶液中。 ③形成闭合回路。 ④能自发发生的氧化还原反应。 (3)原电池的带电粒子流向(填“正”或“负”)。 电子流向：由负极经导线流向正极。 离子流向：电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。 结合下图中“双液”锌铜原电池装置，交流讨论下列问题。 1．金属锌、铜的活泼性与电池的正、负极有什么关系？ 提示：金属锌比铜活泼，形成原电池时，锌作负极，铜作正极。 2．锌铜原电池工作时，锌片、铜片分别发生怎样的变化？ 提示：Zn失去电子变成Zn2＋，进入溶液，锌片逐渐溶解；Cu2＋得到电子变成Cu沉积在铜片上。 3．锌铜原电池工作时，电子在导线中的运动方向是怎样的？阴离子和阳离子在电解质溶液中的运动方向是怎样的？ 提示：电子由锌片经导线流向铜片；在电解质溶液中，阴离子向负极(锌片)移动，阳离子向正极(铜片)移动。 4．盐桥的作用是什么？盐桥中阴、阳离子的运动方向是怎样的？ 提示：盐桥的作用是连接内电路，形成闭合回路，平衡电荷，使原电池不断产生电流；盐桥中阴离子(Cl－)向负极移动，阳离子(K＋)向正极移动。 5．试分析用镁、铝作电极，氢氧化钠溶液作离子导体构成原电池时的正、负极及电子得失情况。 提示：镁、铝、NaOH溶液构成的原电池中，发生反应2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑，铝失去电子应作负极，H2O得到电子，镁作正极。 1．图示原电池的工作原理(以锌铜原电池为例) 2．原电池正极和负极的判断依据 判断依据 正极 负极 电极材料 不活泼金属或非金属 活泼金属 电子流向 电子流入 电子流出 电极反应 还原反应 氧化反应 电极常见现象 电极增重或产生气体 电极减轻 离子移向 阳离子移向 阴离子移向 1．下图所示各种装置中能构成原电池的是(　　) A．①⑥　　　　　　 B．③⑥ C．①③⑥ D．①⑤⑥ 解析　C　原电池的构成条件是：①有两个活泼性不同的电极，②将电极插入电解质溶液中，③两电极间构成闭合回路，④能自发的进行氧化还原反应。装置①③⑥具备这四个条件，为原电池；②中电极相同，不能构成原电池；④中酒精是非电解质，不能构成原电池，⑤中没有形成闭合回路，不能构成原电池。C项正确。 2.(2023·海南卷)利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是(　　) A．b电极为电池正极 B．电池工作时，海水中的Na＋向a电极移动 C．电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性 D．每消耗1 kg Al，电池最多向外提供37 mol电子的电量 解析　A　铝为活泼金属，发生氧化反应为负极，则石墨为正极。由分析可知，b电极为电池正极，A正确；电池工作时，阳离子向正极移动，故海水中的Na＋向b电极移动，B错误；电池工作时，a电极反应为铝失去电子生成铝离子Al－3e－===Al3＋，铝离子水解显酸性，C错误；由C分析可知，每消耗1 kg Al，电池最多向外提供 mol×3＝ mol电子的电量，D错误。 3．某同学为研究原电池原理，设计了如图所示的两种装置，溶液A、溶液B均为硫酸盐溶液，闭合开关K1、K2后，装置①和装置②中小灯泡均可以发光。下列有关说法错误的是(　　) A．Zn电极的电势低于Cu电极 B．②中Cu电极区的电极反应可能为：2H＋＋2e－===H2↑ C．①中SO向Zn电极迁移，②中盐桥K＋向Cu电极迁移 D．消耗相同质量的金属Zn，装置②产生的电能比装置①更多 解析　B　在两种原电池装置中，Zn为负极，Cu为正极，Zn电极的电势低于Cu电极，A正确；Cu电极区中的溶液B为硫酸铜溶液，应该是铜离子得电子，B错误；①中Zn电极为负极，SO离子向Zn电极迁移；②中Cu电极为正极，盐桥中K＋向Cu电极迁移，C正确；装置②中，Zn不与CuSO4溶液接触，从而尽可能将化学能转化为电能，因此装置②产生的电能比装置①更多，D正确；故选B。 知识点二　原电池原理的应用 1．加快化学反应速率 构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快。 2．比较金属的活动性强弱 两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。 3．设计原电池 理论上，自发的氧化还原反应可以设计成原电池。如根据反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，设计的原电池为： 请根据反应Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag设计一个能持续稳定产生电流的原电池装置。 (1)分别表示出上述氧化还原反应中的氧化反应和还原反应。 提示：氧化反应(负极)：Cu－2e－===Cu2＋，还原反应(正极)：2Ag＋＋2e－===2Ag。 (2)选用何种材料作原电池的正、负极？两极金属材料的活泼性与电源的正、负极有何关系？ 提示：根据两极反应确定电极材料。一般较活泼的金属作负极，较不活泼的金属或非金属作正极。Cu为负极材料，Ag或石墨或铂电极为正极材料，一般是相对活泼的金属材料作负极。 (3)如何选择上述原电池的电解质溶液？如果使用盐桥，电解质溶液的选择有何规律可循？ 提示：电解质溶液一般能使负极发生氧化反应，可以选用AgNO3溶液作为电解质溶液。如果使用盐桥，应选择与电极材料有相同离子的溶液作电解质溶液。 (4)请画出你设计的原电池的两种类型装置图。 提示： (5)按设计要求“能持续稳定产生电流的原电池装置”，你选择上述哪一个装置？ 提示：选择乙。因为甲装置中还原剂Cu与氧化剂Ag＋直接接触，易造成能量损耗，随着反应进行不能持续产生电流。 设计原电池的思维模型——“两极—液—连线” 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。 (1)分析氧化还原反应，找出氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物，将其分成氧化反应和还原反应两个半反应。 (2)设计成无盐桥电池：发生氧化反应的物质作负极，找一种比负极不活泼的物质作正极，以与负极发生反应的溶液为电解质溶液，用导线将两个电极构成闭合回路即可。 (3)设计成有盐桥的电池：发生氧化反应的物质作负极，找一种比负极不活泼的物质作正极，以含负极氧化产物的溶液作为负极电解质溶液，以含氧化剂的溶液作为正极电解质溶液，然后用盐桥连接两个电池，用导线连接两个电极即可。 1．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： 实验装置 部分 实验现象 a极质量减小；b极质量增加 b极有气体产生；c极无变化 d极溶解；c极有气体产生 电流从a极流向d极 由此可判断这四种金属的活动性顺序是(　　) A．a＞b＞c＞d　　　　 B．b＞c＞d＞a C．d＞a＞b＞c D．a＞b＞d＞c 解析　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。 2．某电池的总反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，能实现该反应的原电池是(　　) 选项 正极 负极 电解质溶液 A Cu Fe FeCl3溶液 B C Fe Fe(NO3)2溶液 C Fe Zn Fe2(SO4)3溶液 D Ag Fe CuSO4溶液 解析　A　能实现反应Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋的原电池应符合以下条件：①负极为Fe，正极材料的活泼性比Fe差；②电解质溶液应为含Fe3＋的溶液，B、D两项电解质溶液选错；C项负极材料选错。 3．某研究小组设计的铜铁原电池如图所示： (1)若原电池装置为图甲： ①工作时，下列叙述正确的是________(填字母)。 A．正极反应为Fe－2e－===Fe2＋ B．电池反应为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu C．在外电路中，电子从负极流向正极 D．盐桥中的K＋移向FeSO4溶液 ②A电极观察到的现象是____________________________________________________。 (2)若原电池装置为图乙： ①电极材料X可以是________(填字母，下同)。 a．铁　　　　　b．铜　　　　　c．石墨 ②Y溶液是________。 a．FeSO4溶液　b．CuSO4溶液　c．CuCl2溶液 解析　(1)①电池的正极得电子，A错误；结合该电池的装置图可知，该过程中的氧化还原反应为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，B正确；外电路中，电子从负极流向正极，C正确；右烧杯中由于Fe失去电子形成Fe2＋，使得该烧杯中正电荷的离子增加，为维持电中性，SO应该通过盐桥流向FeSO4溶液，D错误。②现象是看到有红色物质析出。(2)①不含盐桥的原电池中正极材料是比负极金属活泼性差的金属或导电的非金属，故此时正极是铜或石墨，但负极只能是铁。②电解质溶液是含不活泼金属离子的盐溶液，可为硫酸铜、氯化铜或硝酸铜溶液。 答案　(1)①BC　②有红色物质析出 (2)①bc　②bc [对应学生用书P22] 1．下列关于原电池的叙述中，正确的是(　　) ①构成原电池的正极和负极必须是两种金属 ②原电池是化学能转变为电能的装置 ③在原电池中，电子流入的一极是正极，该电极上发生还原反应 ④在原电池中，电流从负极流向正极 ⑤在原电池中，电解质溶液或熔融电解质中的阳离子向负极移动 A．①②⑤　　　　　 B．②③ C．② D．③⑤ 解析　B　①构成原电池的某一极电极材料也可以是非金属材料，如石墨，错误；④在原电池中，电流从正极流向负极，错误；⑤在原电池中，电解质溶液或熔融电解质中的阳离子向正极移动，错误；②③正确，故选B。 2．下列装置不能形成原电池的是(　　) 解析　B　装置中两个电极均为C(同种惰性电极)，活泼性相同，无法形成电势差，不能发生电子转移，不满足原电池对不同电极的要求，不能形成原电池，B符合题意；故选B。 3．用A、B、C、D四种金属按表中装置进行实验，下列叙述正确的是(　　) 实验 装置 甲 乙 丙 实验 现象 A不断溶解 C的表面有红色固体析出 A上有气泡产生 A.装置甲中的B金属是原电池的负极 B．装置乙中，外电路中电流的流向为B→C C．装置丙中溶液里的SO移向A D．四种金属的活动性由强到弱的顺序是D>A>B>C 解析　D　装置甲中A不断溶解，说明A为原电池负极，B为正极，A错误；装置乙中C表面有红色固体(Cu)析出，说明C为正极，则B为负极，外电路电流方向为正极→负极，即C→B，B错误；装置丙中A上有气泡(H2)产生，说明A为正极，D为负极，溶液中阴离子(SO)移向D(负极)，C错误；由甲：A不断溶解(A为负极)，得活动性A>B；乙：C为正极(B为负极)，得活动性B>C；丙：A为正极(D为负极)，得活动性D>A；四种金属的活动性顺序为D>A>B>C，D正确。 4．“科学素养，从小培养”，一款深受孩子喜爱的“盐水小汽车”的结构和原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．Mg片做电池的正极 B．空气中的氧气得到电子 C．化学能可直接转化为动能 D．溶液中的Cl－向石墨片移动 解析　B　镁为活泼金属，失去电子作为负极，石墨为正极。镁为活泼金属，做电池的负极，失去电子发生氧化反应，A项错误；溶解在食盐水中的氧气在石墨电极得到电子，发生还原反应，B项正确；原电池将化学能转化为电能，小汽车将电能通过发动机转化为动能，C项错误；溶液中的阴离子Cl－向原电池中负极镁片移动，D项错误。 5．回答下列问题。 (1)理论上不能设计为原电池的化学反应是______(填字母)。 a．4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S b．CH4＋2O2===CO2＋2H2O c．Ag2O＋Zn＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2 d．CuSO4＋H2S===CuS↓＋H2SO4 (2)某小组为探究Fe与Fe3＋能否发生氧化还原反应，设计如下图所示双液原电池(盐桥中为饱和KNO3溶液的琼脂)。 该装置石墨棒上发生的电极反应式为______________________，盐桥中NO向________(填“甲”或“乙”)烧杯移动。 解析　(1)自发的氧化还原反应才能设计为原电池，abc均是氧化还原反应，d是非氧化还原反应，d正确；(2)铁作负极，石墨作正极，则石墨棒上发生的电极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋；阴离子向负极移动，则NO向乙烧杯移动。 答案　(1)d (2)Fe3＋＋e－===Fe2＋　乙 学科网（北京）股份有限公司 $