第4章 第1节 第1课时 原电池的工作原理（配套课件PPT）-【步步高】2025-2026学年高二化学选择性必修1 化学反应原理学习笔记（人教版 江苏专版）

该高中化学课件聚焦原电池的工作原理及应用，通过锌铜原电池实验探究导入，引导学生从电极反应、电子与离子移动分析原理，衔接氧化还原反应知识，构建“两极一液一回路”的认知支架。 其亮点在于以实验探究为核心，通过对比单液与双液原电池、设计原电池等活动，培养科学探究与实践能力，结合正误判断和金属活动性比较训练科学思维，帮助学生形成物质变化与能量转化的化学观念，教师可依托此资料高效开展探究式教学，提升学生分析解决问题的能力。

原电池的工作原理 第1课时 第 四 章 　 第 一 节 1.理解原电池的工作原理，能根据电极反应、电流方向或离子的移动方向判断原电池的正极和负极。 2.能设计简单的原电池并能理解原电池工作原理的应用。 核 心 素 养 发 展 目 标 课时对点练 内 容 索 引 一、原电池的工作原理 二、原电池工作原理的应用 < 一 > 原电池的工作原理 1.实验探究含盐桥的锌铜原电池的工作原理 (1)实验现象：两种电池均产生电流，锌片 ，铜片上_________ _______，电流表指针发生 。 (2)实验结论：两种装置均能构成原电池，将化学能转化成电能。 逐渐溶解 有红色物 质生成 偏转 (3)分析上述原电池的工作原理   负极 正极 电极材料 _____ _____ 电极反应 ______________ _______________ 反应类型 反应 反应 电池总反应 ___________________ 电子流向 由 极通过导线流向 极 离子移向 阳离子移向 极，阴离子移向 极 锌片 铜片 Zn-2e-===Zn2+ Cu2++2e-===Cu 氧化 还原 Zn+Cu2+===Cu+Zn2+ 锌 铜 正 负 (4)根据以上实验探究回答下列问题： ①盐桥(装有含KCl饱和溶液的琼脂)中离子移动方向： 移向ZnSO4溶液， 移向CuSO4溶液。盐桥在原电池装置中的作用是_____________ _______________________。 ②对比图Ⅰ与图Ⅱ两装置，能更有效地将化学能转化为电能的是 ，其原因是_______________________________________________________ __________________________。 Cl- K+ 平衡电荷，产生稳定电流 形成闭合回路， 图Ⅱ 图Ⅰ装置中负极直接与CuSO4溶液接触，导致部分化学能转化为热能，产生的电流强度小 2.原电池 (1)定义：把 能转化为 能的装置。 (2)构成条件 化学 电 闭合 活泼性不同 电解质 (1)理论上，任何的氧化还原反应都可设计成原电池 (2)盐桥是所有原电池构成的必要条件 (3)在锌铜原电池中，因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路，所以有电流产生 (4)构成原电池两极的电极材料一定是活泼性不同的金属 (5)利用图1能实现Cu+H2SO4===CuSO4+H2↑ (6)图2能验证锌与硫酸铜反应过程中有电子 转移 × × √ × × × 正误判断 (1)下列反应理论上能设计成原电池的是　　 　(填序号)。  ①HCl+NaOH===NaCl+H2O　ΔH<0 ②2CH3OH(l)+3O2(g)===2CO2(g)+4H2O(l)　ΔH<0 ③4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)===4Fe(OH)3(s)　ΔH<0 ②③ 思考交流 (2)下列装置中，能构成原电池的是　　 　(填序号)，能构成原电池的指出电极的名称并写出电极反应式。  ①②⑤ 答案　①Cu是正极：2H++2e-===H2↑；Fe是负极：Fe-2e-=== Fe2+。 ②Zn是负极：Zn-2e-===Zn2+；Fe是正极：Cu2++2e-===Cu。 ⑤Ag是正极：Ag++e-===Ag；Cu是负极：Cu-2e-===Cu2+。 思考交流 归纳总结 原电池中正、负极的判断 判断依据 负极 正极 电子流动方向 电子流出极 电子流入极 电解质溶液中阴、阳离子定向移动的方向 阴离子移向的电极 阳离子移向的电极 电流方向 电流流入极 电流流出极 两极发生的反应 失电子，发生氧化反应 得电子，发生还原反应 电极材料 一般是活动性较强的金属 活动性较弱的金属或能导电的非金属 返回 < 二 > 原电池工作原理的应用 1.加快化学反应速率 当试管a中滴入少量CuSO4溶液后，观察到其中产生气泡的速率较试管b中的　 　，其原因是______________________________________________________________________________。  快 CuSO4溶液与锌发生置换反应生成Cu，从而形成微小锌铜原电池，加快产生H2的速率 2.比较金属的活动性强弱 原电池的两极为两种不同金属时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼(注意电解质溶液的种类)。 3.设计原电池的一般思路 普通原电池的设计思路：“两极一液一回路” 1.某单液原电池的总反应为Cu+2Ag+===Cu2++2Ag，下列关于该反应的电池设计正确的是 A.正极材料为Cu，电解质溶液为CuCl2 B.负极材料为Ag，电解质溶液为AgNO3 C.正极材料为C，电解质溶液为AgNO3 D.负极材料为Cu，电解质溶液为CuSO4 √ 应用体验 由总反应式可知，Cu的化合价升高，失电子，Cu作负极，A、B错误； C与AgNO3不反应，电解质溶液中的Ag+在正极得电子生成Ag，符合电池总反应，C正确，D错误。 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： 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　　　　　。  d>a>b>c 应用体验 由第一个装置a极质量减小可知，a极是负极，金属活动性：a>b；第二个装置依据氧化性、还原性的规律推出金属活动性：b>c；第三个装置的金属活动性：d>c；由第四个装置电流流向：a→d，故金属活动性：d>a。综上所述，这四种金属的活动性顺序是d>a>b>c。 3.利用反应2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2，设计一个原电池装置。 (1)在下图方框中画出两种原电池装置图，标明电极材料和电解质溶液。     单液原电池装置图 带盐桥的双液原电池装置图 应用体验 答案　 (说明：正极材料除石墨外，还可以用银、金、铂等) (2)写出电极反应式。 负极：　　 　　 。  正极：　　　 　 。  Cu-2e-===Cu2+ 2Fe3++2e-===2Fe2+ 返回 应用体验 课时对点练 对一对 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 C A C C B C D D 题号 9 10 11 　12 答案 D B B 　B　 13. (1)负　(2)正　Al+4OH--3e-===[Al(OH)4]-　2H2O+2e-===2OH-+H2↑　2Al+2OH-+6H2O===2[Al(OH)4]-+3H2↑ (3)正　Cu-2e-===Cu2+　N+2H++e-===NO2↑+H2O　Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O (4)能　Cu　O2+4e-+2H2O===4OH- 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 14. (1)氧化　2I--2e-===I2　还原　Fe3++e-===Fe2+ (2)正　I2+2e-===2I- 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 题组一　原电池的工作原理 1.下列关于原电池的叙述错误的是 A.原电池中的电解质不一定处于液态 B.若欲使原电池处于工作状态，必须使其与外电路形成闭合回路 C.金属活动性顺序中，排在前面的金属总是作负极，排在后面的金属总 　是作正极 D.负极总是发生氧化反应，正极总是发生还原反应 √ 对点训练 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 原电池中的电解质不一定处于液态，也可以是固态或糊状物，A正确； 金属活动性顺序中，排在前面的金属不一定总是作负极，排在后面的金属也不一定总是作正极，例如铁、铜和浓硝酸构成的原电池中铁是正极，铜是负极，C错误； 原电池中负极总是失去电子，发生氧化反应，正极总是得到电子，发生还原反应，D正确。 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2.(2024·扬州一中月考)下列装置中，电流表指针不能发生偏转的是 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 √ A项，锌插入CuCl2溶液中，锌置换出铜，电子不经过导线，没有电流产生，则电流表指针不发生偏转； B项，可构成原电池，镁为负极，铝为正极，电流表指针发生偏转； C项，可构成原电池，锌为负极，铜为正极，电流表指针发生偏转； D项，可构成原电池，锌为负极，铜为正极，电流表指针发生偏转。 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3.(2024·南京玄武区期中)关于如图所示装置的叙述不正确的是 A.该装置能将化学能转化为电能 B.锌是负极，锌片质量逐渐减小 C.电子的移动方向：Cu→Ⓐ→Zn D.原电池发生的总反应为Zn+CuSO4===ZnSO4+Cu √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 原电池将化学能转化为电能，该装置属于原电池装置，故A正确； 锌失去电子发生氧化反应为负极，因此锌片质量逐渐减小，故B正确； 电子由负极流向正极，由锌片经导线流向铜片，即Zn→Ⓐ→Cu，故C错误。 4.某原电池装置如图所示，盐桥中装有琼脂⁃KNO3。 ①在外电路中，电流由铜电极流向银电极 ②正极反应为Ag++e-===Ag ③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 ④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池总反应相同 ⑤盐桥中的K+移向Cu(NO3)2溶液 ⑥电子的移动方向：Cu电极→导线→Ag电极 →AgNO3溶液→盐桥→Cu(NO3)2溶液 上述①~⑥中正确的有 A.4个 　　B.3个　　 C.2个 　D.1个 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 5.将镁条、铝条平行插入盛有一定浓度的NaOH溶液的烧杯中，用导线和电流表连接成原电池，装置如图所示。此电池工作时，下列叙述正确的是 A.Mg比Al活泼，Mg失去电子被氧化成Mg2+ B.若铝条表面有氧化膜，也不必处理 C.该电池的内外电路中，电流均是由电子定向移动形成的 D.Al是电池负极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Mg虽然比Al活泼，但铝能与NaOH溶液发生氧化还原反应，镁与NaOH溶液不反应，所以在题述装置中铝失电子，为原电池的负极，A错误； 铝条表面的氧化膜能与NaOH溶液反应，故不必处理，B正确； 该装置外电路的电流是由电子的定向移动形成的，而内电路的电流则是由溶液中离子的定向移动形成的，C错误； 铝为原电池的负极，由于电池开始工作时，生成的铝离子的量较少，NaOH过量，此时不会有Al(OH)3白色沉淀析出，D错误。 题组二　原电池工作原理的应用 6.下列方法可以加快铁和稀硫酸的反应速率的是 A.加入少量ZnSO4固体 B.加入少量水 C.加入少量CuSO4固体 D.用98%的浓硫酸代替稀硫酸 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 加入少量ZnSO4固体，不会改变反应物的浓度，不会改变反应速率，故A不选； 加水，溶液的体积增大，反应物的浓度减小，反应速率减小，故B不选； 加入少量CuSO4固体，会发生反应置换出铜，形成原电池，使反应速率加快，故C选； 浓硫酸在常温下使铁钝化，D不选。 7.一个原电池的总反应的离子方程式是Zn+Cu2+===Zn2++Cu，该原电池的正确组成是 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14   A B C D 正极 Zn Cu Zn C 负极 Cu Zn Ag Zn 电解质溶液 CuCl2溶液 H2SO4溶液 CuSO4溶液 CuCl2溶液 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 根据总反应可知Zn为负极，正极为活动性比Zn弱的金属或可导电的非金属，电解质溶液中含Cu2+，只有D项符合题意。 8.(2024·南京期中)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 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 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S移向A D.四种金属的活动性由强到弱的顺序是D>A>B>C √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 装置甲中A不断溶解，则A为负极，B为正极，A错误； 装置乙中C的表面有红色固体析出，则C为正极，B为负极，外电路中电流方向：C→B，B错误； 装置丙中A上有气泡产生，则A为正极，D为负极，溶液中S向D移动，C错误。 9.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Cu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与图3中，Zn片减轻的质量相等时，正极产物的质量比为32∶1 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 √ 综合强化 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Zn、Cu直接接触能构成闭合回路而形成原电池，稀硫酸作电解质溶液，所以Cu片上可看到有气泡产生，A正确； H+带正电荷，向正极移动，即向Cu片移动，B正确； 由于Mg失电子能力强于Zn，所以将Zn片改为Mg片时，电子转移速率加快，生成H2的速率也加快，C正确； 若两装置负极消耗Zn的质量均为65 g，图2正极产生2 g H2，图3正极上析出64 g Cu，正极产物的质量比为1∶32，D错误。 10.锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而被重视，目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应方程式为Li+MnO2===　LiMnO2，下列说法正确的是 A.Li是正极，电极反应式为Li-e-===Li+ B.Li是负极，电极反应式为Li-e-===Li+ C.MnO2是负极，电极反应式为MnO2+e-===Mn D.Li是负极，电极反应式为Li-2e-===Li2+ √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 根据锂电池的总反应式Li+MnO2===LiMnO2，失电子的金属Li为负极，电极反应式为Li-e-===Li+，A、D错误，B正确； MnO2是正极，电极反应式为MnO2+e-===Mn，C错误。 11.(2024·江苏前黄高级中学期中)图甲和图乙均是双液原电池装置，下列说法不正确的是 A.甲中电池总反应的离子方程式为Co2+(aq)+Cd(s)===Co(s)+Cd2+(aq) B.反应2Ag(s)+Cd2+(aq)===2Ag+(aq)+Cd(s)能够发生 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.乙中有1 mol电子通过外电路时，正极有108 g Ag析出 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 由图甲可知Cd的活动性强于Co，由图乙可知Co的活动性强于Ag，则Cd的活动性强于Ag，故Ag不能置换出Cd，B错误。 12.硝酸汞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，研究人员设计了如图的实验装置，结果电流表指针发生了偏转，下列分析正确的是 A.如图装置的电流方向是从C1到C2 B.C1是负极，发生的反应是2I--2e-===I2 C.盐桥中的K+向C1电极移动 D.装置发生的总反应是Hg2+ +2I-===HgI2↓ √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 电流表指针发生偏转说明有电流形成，此装置为原电池，I-具有还原性，C1作负极，电极反应为2I--2e-===I2，B正确； C2作正极，溶液中Hg2+得电子， Hg2+ +2e-===Hg，发生还原反应，电流方向是从正极(C2)流向负极(C1)，A错误； 为保持硝酸汞溶液电荷守恒，盐桥中阳离子移向硝酸汞溶液(C2电极)，C错误； 装置发生的总反应为Hg2+ +2I-===Hg+I2，D错误。 13.有如图所示的四个装置，回答相关问题： 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 (1)图①中，Mg作　　极。  (2)图②中，Mg作　　极，写出负极反应式：　　　　 　　　　　　 ， 正极反应式：　　　 　　　　 ， 总反应的离子方程式： 　　　  　　　　。  负 正 Al+4OH--3e-===[Al(OH)4]- 2H2O+2e-===2OH-+H2↑ 2Al+2OH-+6H2O===2[Al(OH)4]-+3H2↑ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 (3)图③中，Fe作　　极，写出负极反应式：_____　　 　　　 ，正极反应式：___________________ ______， 总反应的化学方程式：_______________ __________________________。  正 N+2H++e-===NO2↑ Cu- 2e-===Cu2+ +H2O ===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O Cu+4HNO3(浓) (4)图④装置能否构成原电池？　　(填“能”或“否”)，若能构成原电池，正极为　　 ，电极反应式为　　　　 　　 　　(若不能构成原电池，后两问不用回答)。  能 Cu O2+4e-+2H2O===4OH- 14.控制适合的条件，将反应2Fe3++2I-　　2Fe2++I2设计成如图所示的原电池，请回答下列问题： 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 (1)反应开始时，乙中石墨电极上发生　　　(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为　　　　　　。甲中石墨电极上发生　　　(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为　　　　　　　。  氧化 2I--2e-===I2 还原 Fe3++e-===Fe2+ (2)电流表读数为0时，反应达到平衡状态，此时在甲中加入FeCl2固体，则乙中的石墨作　　　(填“正”或“负”)极，该电极的电极反应式为 　　　　　　。  答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 正 I2+2e-===2I- 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 根据反应2Fe3++2I-　　2Fe2++I2，原电池的电极反应：负极：2I--2e-===I2，发生氧化反应；正极：Fe3++e-===Fe2+，发生还原反应。 当电流表读数为0时反应已达平衡，此时，在甲中加入FeCl2固体，反应2Fe3++2I-　　2Fe2++I2向左进行。因此，乙中石墨作正极，电极反应式为I2+2e-===2I-。 返回 本课结束 第 四 章 　 第 一 节 $