4.1 第1课时 原电池的工作原理(Word学生用书)-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册（人教版）

该高中化学导学案聚焦原电池的工作原理及应用，通过Zn—Cu原电池实验探究导入，引导学生分析电极反应、电子及离子移动方向，建立氧化还原反应与电能转化的联系，为后续化学电源学习搭建基础支架。 资料以实验探究和问题驱动为特色，通过盐桥作用分析、原电池设计等活动，培养学生宏观辨识与微观探析的化学观念，提升基于证据推理的科学思维，习题注重情境化应用，助力学生深化理解并迁移知识。

第 1 课时　原电池的工作原理 1.能分析、解释原电池的工作原理，能根据电极反应、电流方向或离子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，理解原电池工作原理的应用。 知识点一　原电池的工作原理 1.实验探究（以Zn—Cu原电池为例） 装置 示意图 注：盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼胶 现象 锌片　　　　　，铜片上　　　　　　　　　，电流表指针发生　　　　　。取出盐桥时，电流表指针回零，锌片和铜片上均无变化 电极名称 负极 正极 电极材料 Zn 　　 电极反应 　　　　 Cu2＋＋2e－Cu 反应类型 氧化反应 　　反应 电子流向 由　　极沿导线流向　　极 离子移向 （内电路） 阴离子向负极移动，阳离子向正极移动 【教材挖掘】 　教材指出“盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼脂，离子可在其中自由移动。”在上述装置中，盐桥中离子移动的方向是什么？ 2.原电池构成及工作原理 （1）形成条件 （2）工作原理示意图 特别提醒 　　电子或离子的移动可简记为“电子不下水，离子不上岸”。 1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。 （1）原电池放电时负极发生还原反应。（　　） （2）原电池的正极一定是化学性质不活泼的金属。（　　） （3）原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动，盐桥中的阳离子向正极移动。（　　） （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。（　　） 2.原电池装置图如图，有关说法错误的是（　　） A．电子流向为Fe→导线→Cu→盐桥 B．盐桥中的阳离子移向CuSO4溶液 C．左烧杯中加入硫氰化钾（KSCN）溶液，溶液不会变红 D．电池的总反应为Fe＋Cu2＋Fe2＋＋Cu 【拓展归纳】 盐桥的作用 盐桥在原电池中起导电作用，使整个装置形成闭合回路，盐桥导电利用的是阴、阳离子的定向移动，使电解质溶液保持电中性，从而使原电池能相对持续、稳定地产生电流。 3.（2026•苏州中学高二月考）意大利科学家伏打发明了世界上第一个发电器——伏打电堆，开创了电学发展的新时代。下列说法正确的是（　　） A．放电过程中，电流从a极经过导线流向b极 B．电池单元组越多电压越大 C．负极的电极反应：2Cl－－2e－Cl2↑ D．放电过程中，Na＋从Cu片移向Zn片 知识点二　原电池工作原理的应用 1.加快氧化还原反应的速率 构成原电池的反应速率比直接接触的反应速率快，例如，在锌与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液，CuSO4与锌发生置换反应生成Cu，从而形成Cu—Zn微小原电池，加快产生H2的速率。 2.比较金属活动性强弱 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.设计原电池装置 以Fe＋CuSO4FeSO4＋Cu反应为例，原电池装置设计思路如下。 第一步：将电池总反应拆成两个半反应，分别作原电池的负极和正极的反应。电极反应式分别为 第二步：确定负极材料、正极材料和电解质溶液。 第三步：画出装置图，并注明电极材料和电解质溶液，如图。 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极质量减少；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 2.（2026•齐齐哈尔六校高二期中联考）100 mL 2 mol•L－1硫酸和过量的铁片反应，为加快反应速率，但又不影响生成氢气的总量，可采取的措施有（　　） ①多加几块铁片　②再加入5 mL 2 mol•L－1硫酸　③改用98%的浓硫酸　④加入少量碳酸钠固体　⑤加入少量CuSO4固体 ⑥铁片改为铁粉 A．①⑤　 B．⑤⑥ C．③⑥　 D．④⑤ 3.依据氧化还原反应Cu＋2Ag＋Cu2＋＋2Ag设计的原电池如图所示。 请回答下列问题： （1）电极X的材料是　　　　　，电解质溶液Y是　　　　　。 （2）银电极的电极反应式是　　　　　　　　　　　　　　　；X电极的电极反应式是　　　　　　　　　　。 （3）该原电池的正极是　　　　　　，还可以选用　　　　　等材料。 （4）如果将装置图中的两个烧杯换成一个烧杯（即设计不带盐桥的原电池），则电解质溶液选用　　　　（填名称）。 1.下列装置中，电流表指针能发生偏转的是（　　） 2.下列各说法中，正确的是（　　） A．原电池工作时电子是从正极流出，经导线流入负极 B．原电池是把化学能转化为电能的一种装置 C．双池原电池中若将盐桥移走，仍可构成原电池 D．CaO＋H2OCa（OH）2是放热反应，可设计成原电池 3.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 4.某化学兴趣小组的同学设计了如图所示的装置，回答下列问题： （1）反应过程中，　　　　　　棒质量减少。 （2）负极的电极反应式为　　。 （3）反应过程中，当其中一个电极质量增加2 g时，另一电极减轻的质量　　　　（填“大于”“小于”或“等于”）2 g。 （4）盐桥的作用是向甲、乙两烧杯中提供N和Cl－，使两烧杯溶液中保持电荷守恒。 ①反应过程中将进入　　　（填“甲”或“乙”）烧杯。 ②当外电路中转移0.2 mol电子时，乙烧杯中浓度最大的阳离子是　　　。 完成课后作业　第四章　第一节　第1课时 答案 第1课时　原电池的工作原理 知识点一　 1.逐渐溶解　有红色物质生成　偏转　Cu　Zn－2e－Zn2＋　还原　负　正 教材挖掘 　提示：盐桥中离子移动方向：Cl－移向ZnSO4溶液（负极），K＋移向CuSO4溶液（正极）。 2.（1）闭合　 对点训练 1.（1）×　（2）×　（3）×　（4）√ 2.A　电池中，电子不能在电解质溶液中通过，正确的应为Fe→导线→Cu，A错误；原电池中阳离子移向正极，Cu为正极，故阳离子应移向CuSO4溶液，B正确；负极电极反应为Fe－2e－Fe2＋，Fe2＋不能使KSCN溶液变红，C正确；电池总反应为Fe置换铜的反应，离子方程式为Fe＋Cu2＋Fe2＋＋Cu，D正确。 3.B　由图可知，该装置是原电池，锌比铜活泼，所以Zn作负极，Cu作正极，电流从正极b极经过导线流向负极a极，A错误；电池单元组越多，电势差越大，电压越大，B正确；Zn作负极，Zn为活泼金属，失电子产生锌离子：Zn－2e－Zn2＋，C错误；放电过程中，电解质中的阳离子Na＋移向正极Cu片，D错误。 知识点二　 对点训练 1.C　把四个实验从左到右分别编号为①、②、③、④，则由实验①可知，a作原电池负极，b作原电池正极，金属活动性：a＞b；由实验②可知，b极有气体产生，c极无变化，则活动性：b＞c；由实验③可知，d极溶解，则d作原电池负极，c作正极，活动性：d＞c；由实验④可知，电流从a极流向d极，则d极为原电池负极，a极为原电池正极，活动性：d＞a。综上所述可知活动性：d＞a＞b＞c。 2.B　①铁片过量，增加铁片不会显著增大表面积，反应速率无明显提升，且H2总量由硫酸决定；②加入硫酸会增加H＋总量，导致H2总量增加；③浓硫酸可能使铁钝化或生成SO2等产物，H2总量减少；④碳酸钠与H＋反应，减少H2总量；⑤CuSO4与Fe反应生成Cu，形成原电池加快反应速率，但H＋总量未变，H2总量不变；⑥铁粉增大表面积，加快反应速率，且铁过量不影响H2总量；综上，⑤⑥均符合要求，故答案选B。 3.（1）铜　硝酸银溶液 （2）Ag＋＋e－Ag　Cu－2e－Cu2＋ （3）银　铂、石墨 （4）硝酸银溶液 解析：由反应方程式可知，该原电池的正极：Ag＋＋e－Ag，负极：Cu－2e－Cu2＋，所以X极的材料应为Cu，电解质溶液Y应为AgNO3溶液，外电路中的电子从负极Cu极流向正极Ag极；如果将装置图中的两个烧杯换成一个烧杯，电解液提供银离子即可，即硝酸银溶液。 【随堂演练】 1.D　A装置中Zn电极直接插入CuCl2溶液，Zn会与Cu2＋直接发生置换反应（Zn＋Cu2＋Zn2＋＋Cu），电子在电极表面直接转移，无法通过导线形成电流；且右侧Cu电极与ZnCl2溶液不反应，不能形成自发的氧化还原反应，A错误；B装置中电解质为冰醋酸，冰醋酸为纯净物，电离程度极小，溶液中自由移动离子浓度极低，无法形成导电的电解质溶液，不能构成闭合回路，B错误；C装置不符合构成原电池的条件，电流表指针不会发生偏转，C错误；D装置中Zn（活泼金属）和Cu（不活泼金属）为电极，分别插入ZnSO4和CuSO4溶液，通过盐桥形成离子通道，导线连接电极构成闭合回路。Zn为负极发生氧化反应（Zn－2e－Zn2＋），Cu为正极，Cu2＋得电子发生还原反应（Cu2＋＋2e－Cu），存在自发氧化还原反应，符合原电池构成条件，电流表指针偏转，D正确。 2.B　原电池工作时电子从负极流出，经过导线流入正极，A错误；原电池是将化学能转化为电能的装置，B正确；双池原电池中若将盐桥移走，破坏了闭合电路，不可构成原电池，C错误；该反应不是自发的氧化还原反应，不能设计成原电池，D错误。 3.B　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，①错误；原电池是把化学能转化为电能的装置，②正确；在原电池中，电子从负极流出，流入正极，正极上得电子发生还原反应，③正确；在原电池中，电流从正极流向负极，④错误；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，⑤错误。 4.（1）锌　（2）Zn－2e－Zn2＋　（3）大于　（4）①乙　②N 解析：锌比铜活泼，锌为负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－Zn2＋，铜为正极，发生还原反应，电极反应式为Cu2＋＋2e－Cu。（1）锌棒作负极，在反应中失去电子而溶解，所以质量减少。（2）负极为锌，电极反应式为Zn－2e－Zn2＋。（3）当转移0.2 mol电子时，铜棒质量增加6.4 g，锌棒质量减少6.5 g，故反应过程中，当铜电极质量增加2 g时，另一电极减少的质量大于2 g。（4）①原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，反应过程中，为了保持溶液的电中性，Cl－将进入甲烧杯，N进入乙烧杯。②当外电路中转移0.2 mol电子时，乙烧杯中有0.1 mol Cu2＋消耗，还剩余0.1 mol Cu2＋，有0.2 mol N进入乙烧杯，故乙烧杯中浓度最大的阳离子是N。 6 / 6 学科网（北京）股份有限公司 $