第1章 第2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（鲁科版 鲁琼专版）

该高中化学课件聚焦原电池工作原理，通过锌铜原电池实验对比（带盐桥与不带盐桥装置）导入，引导学生从现象观察到原理分析，构建“实验现象-电极反应-构成条件-正负极判断”的递进式知识支架。 其亮点在于以科学探究与实践为核心，结合科学思维（如正负极判断表格、金属活动性比较实验），通过设计原电池（如2FeCl3+Cu反应）、盐桥作用分析等实例，帮助学生形成“化学能转化为电能”的化学观念，提升知识应用能力，为教师提供结构化教学资源与分层练习，助力高效教学。

原电池的工作原理 第1课时 第 1 章 　 第 2 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)实验现象：两种电池均产生电流，锌片 ，铜片上_________ ，检流计指针发生 。 (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。 1.实验探究锌铜原电池的工作原理 逐渐溶解 有红色物 质生成 偏转   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 (3)分析上述原电池的工作原理 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______________ 。 Cl- K+ 形成闭合回路， 平衡电荷，产生稳定电流 ②对比图Ⅰ与图Ⅱ两个装置，能更有效地将化学能转化为电能的是 ，其原因是_______________________________________________________ 。 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 活泼性不同 闭合 (1)理论上，任何的氧化还原反应都可设计成原电池 (2)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极 (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)一般来说，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高 × × √ √ 正误判断 (5)利用图1能实现Cu+H2SO4===CuSO4+H2↑ (6)图2能证明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，下同)。  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　　　　，能构成原电池的指出电极的名称并写出电极反应式。  ①②⑤ 思考交流 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：2Ag++2e-===2Ag； Cu是负极：Cu-2e-===Cu2+。 思考交流 原电池中正、负极的判断 归纳总结 返回 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 < 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 首先将氧化还原反应拆分成氧化反应和还原反应两个半反应。 其次确定正、负极选择电极材料，还原剂(一般为比较活泼的金属)为负极，比较不活泼的金属或惰性电极为正极。 最后用导线连接两个电极并插入电解质溶液中形成闭合回路，如果两个半反应分别在两个容器中进行，中间应用盐桥连接。 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。 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 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： 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) 应用体验 (2)写出电极反应式。 负极：　　　 　。  正极：　　　 　。  Cu-2e-===Cu2+ 2Fe3++2e-===2Fe2+ 应用体验 4.某探究活动小组想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，有甲、乙两位同学均使用镁片与铝片作电极，但甲同学将电极放入6 mol·L-1稀硫酸中，乙同学将电极放入6 mol·L-1 NaOH溶液中，如图所示。 应用体验 (1)如果甲与乙两位同学均认为“构成原电池的电极材料若是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出_____ (填写元素符号，下同)活动性更强，而乙会判断出　　活动性更强。  由此实验，可得到的结论是_______________________________________ 　　　 　　　 　。  Mg Al 利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的电解质 应用体验 (2)题述实验也反过来证明了“利用金属活动性顺序直接判断原电池中正、负极”的做法　　　　(填“可靠”或“不可靠”)。如不可靠，则请你提出另一个判断原电池正、负极可行的实验方案：___________________ 　　　　 　 　　　。  不可靠 在两电极之间连上 一个电流表，测电流方向，判断原电池的正、负极 返回 应用体验 课时对点练 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 C D B A C C D D 题号 9 10 11 　12 答案 C D AC 　CD 对一对 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 13. (1)电流表指针不偏转　 (2)锌片溶解，锌片上有气泡产生　 (3)无明显现象　 (4)铜片上有大量气泡产生，锌片上没有气泡或有少量气泡，锌片溶解　 (5)有电子从锌片经导线向铜片移动 (6) 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。 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2.(2024·河南洛阳一中高二月考)下列装置中能构成原电池的有 A.①②③⑤⑧ B.③④⑥⑦ C.④⑥⑦ D.③⑤⑦ √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 装置①⑧没有形成闭合回路，不能构成原电池； 装置②中两电极材料相同，不能构成原电池； 装置④中酒精是非电解质，不能构成原电池； 装置⑥中锌直接与硫酸铜溶液反应，铜离子不能在铜电极上放电，不能构成原电池；能构成原电池的装置有③⑤⑦，D项正确。 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3.(2024·福建宁德高二期中)某装置示意图如图所示，下列说法正确的是 A.盐桥中Cl-进入CuSO4溶液 B.电流从铜电极流向锌电极 C.负极发生的反应是Zn2++2e-===Zn D.Zn2+是电极反应物 √ 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 该装置为原电池装置，发生的反应是Zn+Cu2+===Zn2++Cu，Zn作负极，Cu作正极。原电池中阴离子移向负极，所以盐桥中的Cl-移向ZnSO4溶液，A错误； 负极发生的电极反应为Zn-2e-===Zn2+，C错误； Zn2+是电极生成物，D错误。 4.用铜片、银片、CuSO4溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂⁃KNO3 的U形管)构成一个原电池。下列有关该原电池的叙述正确的是 ①铜电极的质量减少　 ②正极反应为Ag++e-===Ag　 ③在外电路中，电流由铜电极流向银电极　 ④实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 A.①② B.②③ 　　C.②④ 　　　D.③④ √ 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 金属活动性：Cu>Ag，Cu为负极，失去电子，Cu-2e-===Cu2+，质量减少，①正确； Ag为正极，得到电子，Ag++e-===Ag，②正确； 电流由银电极流向铜电极，③错误； 取出盐桥不能形成闭合回路，不能构成原电池，④错误。 在铁片、碳棒形成的原电池中， a极上有大量气泡生成，可判断a为原电池的正极(碳棒)，b为原电池的负极(铁片)，电解质溶液为稀硫酸，C符合题意。 5.如图所示，两电极一为碳棒，一为铁片，若电流表的指针发生偏转，且a极上有大量气泡生成，则下列叙述正确的是 A.a为负极，是铁片，烧杯中的溶液为稀硫酸 B.b为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液 C.a为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为稀硫酸 D.b为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 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。 选项 正极 负极 电解质溶液 A Zn Cu CuCl2溶液 B Cu Zn H2SO4溶液 C Zn Ag CuSO4溶液 D C Zn CuCl2溶液 根据总反应可知Zn为负极，正极为活动性比Zn弱的金属或可导电非金属，电解质溶液中含Cu2+，只有D项符合题意。 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 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 8.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 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 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。 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 9.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 A.铜电极上发生氧化反应 B.电池工作一段时间后，甲池的c(S)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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 √ 综合强化 锌电极是原电池的负极，发生氧化反应，铜电极是原电池的正极，发生还原反应，A项错误； 阳离子交换膜不允许阴离子通过，所以电池工作一段时间后，甲池的c(S)不变，B、D项错误； 乙池中发生的电极反应为Cu2++2e-===Cu，溶液中Cu2+逐渐减少，为维持溶液中的电荷平衡，Zn2+会不断移向乙池，使溶液质量增加，C项正确。 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 10.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 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。 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 11.(2024·威海高二期中)某实验小组依据反应As+2H++2I-　　As +I2+H2O设计电池如图1，探究pH对As氧化性的影响，测得输出电压与pH的关系如图2。下列有关叙述错误的是 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 A.c点时，正极的电极反应式为As+2H++2e-===As+H2O B.b点时，反应处于化学平衡状态 C.a点时，盐桥中的K+向右移动 D.pH>0.68时，氧化性：I2>As √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 √ c点时，输出电压小于0，反应逆向进行，As在负极失电子，I2在正极得电子，正极的电极反应式为I2+2e-===2I-，A选项错误； b点时，输出电压为0，反应处于平衡状态，B选项正确； a点时，输出电压大于0，反应正向进行，乙中碘离子失电子，则乙中石墨电极为负极，甲中石墨电极为正极，原电池中阳离子向正极移动，所以盐桥中的K+向左移动，C选项错误； pH>0.68时，电压小于0，反应逆向进行，I2作氧化剂，此时氧化性：I2>As，D选项正确。 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 12.(2024·济南联考)已知：①锰、锌、钴的金属活动性依次减弱；②电池效率等于正极上得到的电子总数与负极上失去的电子总数之比。一种MOF衍生的Zn/Co共掺杂MnO/C微球作为正极和Ti3C2/Zn作为负极的水系锌离子电池工作原理如图所示。下列叙述错误的是 A.电势：a极>b极 B.电池工作时，电流由a极经外电路流向b极 C.若用MnSO4溶液替代CoSO4溶液，该电池 　仍然能放电 D.已知b极质量减轻13.0 g时a极净增8.26 g，则该电池效率为60% √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 √ 原电池中正极电势高于负极电势，由题中信息知a极为正极，b极为负极，则电势：a极>b极，A正确； 电池工作时，电流由正极(a极)经导线流向负极(b极)，B正确； 锰、锌、钴的金属活动性依次减弱，若用MnSO4溶液替代CoSO4溶液，则锌与硫酸锰不反应，电池不能放电，C错误； b极质量减轻13.0 g，即消耗0.2 mol锌，则锌失去0.4 mol电子，a极净增8.26 g，即生成的Co的物质的量为0.14 mol，正极电极反应式为Co2++2e- ===Co，正极得到0.28 mol电子，该电池效率为×100%=70%，D 错误。 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 13.某同学在做原电池原理的实验时，有如下实验步骤： ①用导线将灵敏电流表的两端分别与纯净的锌片和铜片相连接(如图1)； ②把一块纯净的锌片插入盛有稀硫酸的烧杯中； ③把一块纯净的铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中； ④用导线把锌片和铜片连接起来后，再平行地 插入盛有稀硫酸的烧杯中(如图2)。 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 (4)实验步骤④中观察到的现象是___________ ________________________________________ 　 。  回答下列问题： (1)实验步骤①中观察到的现象是　　　　　　　　　。  (2)实验步骤②中观察到的现象是　　　　 　　　　　 。  (3)实验步骤③中观察到的现象是　　　 　。  电流表指针不偏转 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 锌片溶解，锌片上有气泡产生 无明显现象 铜片上有大 量气泡产生，锌片上没有气泡或有少量气泡， 锌片溶解 (5)通过实验步骤④该同学头脑中有了一个猜想，该猜想是____________ 　　 　　。  经导线向铜片移动 有电子从锌片 (6)为了证实该猜想，该同学又设计了第⑤步实验，请简要画出第⑤步实验的装置示意图。 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 答案　 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。 (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_____ 　　　　　。  (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 　　　　　　。  I2+2e-===2I- 氧化 2I--2e-===I2 还原 e-===Fe2+ Fe3++ 正 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 返回 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-。 本课结束 第 1 章 　 第 2 节 $