1.2 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（鲁科版）

该高中化学导学案聚焦原电池的工作原理，通过铜锌原电池实验探究导入，衔接化学能与电能转化的前序知识，搭建从原理理解到构成条件、电极反应及离子流向分析，再到应用设计的学习支架。 资料以实验对比（单液与双液电池效率）和问题驱动（盐桥作用等讨论）为特色，结合分层训练与能力培养，助力学生通过科学探究与实践构建“结构决定性质”的化学观念，提升证据推理与模型建构的科学思维。

第 1 课时　原电池的工作原理 1.认识化学能转化成电能的实际意义及其重要应用。 2.了解原电池的工作原理。 3.能分析、解释原电池的工作原理，能设计简单的原电池。 知识点一　原电池的工作原理 1.原电池 概念：把　　　　　能转化为　　　　能的装置。 2.原电池的构成条件 3.原电池的电极 负极：电子流出——一般活动性　　　——发生　　　　反应； 正极：电子流入——一般活动性　　　——发生　　　　反应。 　探秘铜锌原电池 实验装置 实验现象 检流计的指针发生偏转，锌片逐渐溶解，锌片、铜片上均有红色固体析出，CuSO4溶液的颜色逐渐变浅 检流计的指针发生偏转，左边烧杯中的锌片逐渐溶解，右边烧杯中的铜片上有红色固体析出，CuSO4溶液的颜色逐渐变浅 电极反应 负极：　　　　　　　　　　　　　　（氧化反应） 正极：　　　　　　　　　　　　　　（还原反应） 电池反应 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 【交流讨论】 1.原电池装置中，盐桥中的材料是什么？盐桥中离子移动的方向是什么？ 2.原电池装置中，盐桥的作用是什么？ 3.试分析（a）（b）两原电池中哪个工作效率高？ 归纳总结 1.原电池的工作原理 （1）原理图示 （2）电极名称与反应类型 正极→还原反应；负极→氧化反应。 （3）三个“流向”： ①电子流向：负极→导线→正极； ②电流方向：正极→导线→负极； ③离子流向：阳离子→正极；阴离子→负极。 （4）电势高低：正极高于负极。 提醒：“电子”只能在电极和导线上移动，“离子”只能在电解质中移动，即“电子不下水，离子不上岸”。 2.判断原电池正负极的方法 1.（2026•河南南阳高二月考）下列装置不能形成原电池的是（　　） 2.下列有关图甲和图乙的叙述不正确的是（　　） A．均发生了化学能转化为电能的过程 B．Zn和Cu既是电极材料又是反应物 C．工作过程中，电子均由Zn经导线流向Cu D．相同条件下，图乙比图甲的能量利用效率高 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。如实验室制H2时，粗锌比纯锌与稀硫酸反应快，或向溶液中滴入几滴CuSO4溶液，反应　　　　。 2．比较金属的活动性强弱 3．设计原电池 （1）理论上，能自发的　　　　　　　反应，可以设计成原电池。 （2）外电路 　铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。 制作印刷电路铜板过程中发生的主要反应为2FeCl3＋Cu2FeCl2＋CuCl2 【交流讨论】 1.上述反应能否设计成原电池？ 2.若将1中的反应设计成原电池，请在方框内画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应。 正极反应：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　； 负极反应：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 归纳总结 设计原电池的思路（以Cu与AgNO3溶液反应为例） （1）明确两极反应 （2）选择电极材料 （3）选择电解质溶液 （4）画装置图（注明电极材料和溶液成分） 1.（2026•河南郑州高二检测）为了验证Fe3＋与Cu2＋氧化性强弱，下列装置能达到实验目的的是（　　） 2.等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量的稀硫酸中，同时向a中滴入少量的CuSO4溶液，下列表示产生H2的体积（V）与时间（t）的关系图像中正确的是（　　） 3.（1）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： ①反应开始时，乙中石墨电极上发生　　　　（填“氧化”或“还原”）反应，电极反应为　　　　　　。甲中石墨电极上发生　　　　（填“氧化”或“还原”）反应，电极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 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，该电极的电极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （2）利用反应2Cu＋O2＋2H2SO42CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极的电极反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 能力培养　判断原电池正、负极（探究与创新） 　相同电极材料、不同电解质溶液的电池反应的比较： 1.试分析甲、乙两原电池的电极名称及电极现象。 电极名称 电极现象 甲 正极：　　　 　　　　　　　 负极：　　　 　　　　　　　 乙 正极：　　　 　　　　　　　 负极：　　　 　　　　　　　 2.请写出甲、乙两池内发生的电池反应及Al电极的反应。 3.判断原电池正、负极的最根本依据是什么？ 规律方法 判断原电池正、负极的特殊情况 1.判断原电池的正、负极除考虑两极的活泼性外，还应考虑电解质溶液的性质。 2.示例分析一：Fe－Cu原电池比较 电极材料 电解质溶液 负极 负极反应 Fe－Cu 稀硫酸 Fe Fe－2e－Fe2＋ 浓硝酸 初期：Fe 钝化 后期：Cu Cu－2e－Cu2＋ 　示例分析二：Mg－Al原电池比较 电极材料 电解质溶液 负极 负极反应 Mg－Al 稀硫酸 Mg Mg－2e－Mg2＋ NaOH溶液 Al Al－3e－＋4OH－［Al（OH）4］－ 【迁移应用】 1.（2026•河南南阳高二月考）常温下，甲、乙两位同学利用原电池检测金属的活动性顺序，两人均用镁片与铝片作电极，甲同学将电极放入6 mol•L－1的H2SO4溶液中，乙同学将电极放入6 mol•L－1的NaOH溶液中，装置如图所示。下列说法错误的是（　　） A．甲池中镁片的电势高于铝片 B．乙池中Na＋移向镁片 C．乙池中总反应的离子方程式：2Al＋2OH－＋6H2O2－＋3H2↑ D．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溶液 2.某兴趣小组为了提高电池的效率设计了如图所示的原电池。请回答下列问题。 （1）若X是AlCl3溶液，Y是稀硫酸，写出电极名称及电极反应： Al（　　）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　； Cu（　　）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （2）若X是浓硝酸，Y是NaCl溶液，写出电极名称及电极反应： Al（　　）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　； Cu（　　）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 1.某原电池总反应为Cu＋2Fe3＋Cu2＋＋2Fe2＋，下列能实现该反应的原电池是（　　） 选项 A B C D 电极材料 Cu、Zn Cu、C Fe、Zn Cu、Ag 电解液 FeCl3溶液 Fe（NO3）2溶液 CuSO4溶液 Fe2（SO4）3溶液 2.铜锌原电池（如图）工作时，下列叙述正确的是（　　） A．正极反应为Zn－2e－Zn2＋ B．电池总反应为Zn＋Cu2＋Zn2＋＋Cu C．在外电路中，电子从正极流向负极 D．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液 3.某合金由a、b、c、d四种金属组成，若将该合金置于潮湿的空气中，该合金表面只有b的化合物生成；若将该合金放入盐酸中，只有b、c生成气体；若将该合金进行如图装置实验时，一段时间后，检测出电解质溶液中还存在a、b、c的离子，但惰性电极上只有d析出。则这四种金属的活动性顺序正确的是（　　） A．b＞c＞a＞d　 B．d＞a＞c＞b C．a＞b＞d＞c　 D．c＞a＞d＞b 4.（教材改编）在如图所示装置中，一段时间后，银片质量增加，请回答： （1）负极：　　　　，电极反应：　　　　　　　　　　　　　　　　；正极：　　　　，电极反应：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；电池总反应：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （2）电流方向：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　； 电子流向：　　　　　　　　　　　　　，离子移动方向：　　　　　，　　　　　　。 5.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）银电极的电极反应是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　； X电极的电极反应是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 （3）外电路中的电子是从　　极流向　　极。 （4）该原电池的正极是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　，还可以选用　　　　　　　　　　　　　　　　　　　等材料。 （5）如果将装置图中的两个烧杯换成一个烧杯，是否还需要硫酸铜溶液？　　 　　　（填“需要”或“不需要”）。 完成课后作业　第1章　第2节　第1课时 答案 第1课时　原电池的工作原理 知识点一　 1.化学　电　2.氧化还原　离子　3.较强　氧化　较弱　还原 探究活动 　Zn－2e－Zn2＋　Cu2＋＋2e－Cu　Zn＋CuSO4ZnSO4＋Cu 交流讨论 1.提示：盐桥中通常装有琼脂凝胶，内含氯化钾或硝酸铵；其中的Cl－（或N）移向负极，K＋（或N）移向正极。 2.提示：①形成闭合回路，传导电流；②保持溶液中电荷守恒，使电池反应能持续发生。 3.提示：（b）电池工作效率高，（a）电池中锌片和硫酸铜电解质溶液直接接触，少量锌会与硫酸铜直接反应，部分化学能转化为热能或其他形式的能量而损耗，降低工作效率。装置（b）使原电池中的氧化剂和还原剂近乎完全隔离，并在不同的区域之间实现了电子的定向移动，能避免能量损耗。 对点训练 1.B　装置中有活泼性不同的Zn和Cu电极，电解质为H2SO4溶液，Zn能与H＋发生自发氧化还原反应（Zn＋2H＋Zn2＋＋H2↑），电极插入溶液且直接接触形成闭合回路，能形成原电池，A不符合题意；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；装置为双液原电池，Zn（负极）和Cu（正极）分别插入ZnSO4和CuSO4溶液，盐桥平衡电荷，外电路有电流表形成闭合回路，Zn与Cu2＋发生自发氧化还原反应（Zn＋Cu2＋Zn2＋＋Cu），能形成原电池，C不符合题意；装置中有活泼性不同的Fe（活泼金属）和C（惰性电极），电解质为H2SO4溶液，Fe能与H＋发生自发氧化还原反应（Fe＋2H＋Fe2＋＋H2↑），外电路有电流表形成闭合回路，能形成原电池，D不符合题意。 2.B　两个装置都为原电池装置，均发生化学能转化成电能的过程，A正确；根据原电池的工作原理知，锌比铜活泼，锌作负极，铜作正极，铜本身不是反应物，B错误；锌作负极，铜作正极，电子从负极经外电路流向正极，C正确；图乙中装置产生的电流在一段时间内变化不大，但图甲中装置产生的电流在较短时间内就会衰减，D正确。 知识点二　 1.加快　2.活泼　减小　增加　3.（1）氧化还原 探究活动 交流讨论 1.提示：能。 2.提示： 正极反应：2Fe3＋＋2e－2Fe2＋ 负极反应：Cu－2e－Cu2＋ 对点训练 1.B　该原电池装置中Fe比Cu活泼，则Fe作负极，电极反应为Fe－2e－Fe2＋，Cu作正极，电极反应为Fe3＋＋e－Fe2＋，故总反应为Fe＋2Fe3＋3Fe2＋，不能比较Fe3＋和Cu2＋氧化性强弱，A不符合题意；该原电池装置中Cu比Ag活泼，则Cu作负极，电极反应为Cu－2e－Cu2＋，Ag作正极，电极反应为Fe3＋＋e－Fe2＋，故总反应为Cu＋2Fe3＋2Fe2＋＋Cu2＋，Fe3＋为氧化剂，Cu2＋为氧化产物，能比较Fe3＋比Cu2＋氧化性强，B符合题意；该原电池装置中Fe比Cu活泼，但由于浓硝酸强氧化性使铁钝化，则Cu作负极，电极反应为Cu－2e－Cu2＋，Fe作正极，电极反应为2H＋＋N＋e－NO2↑＋H2O，故总反应为Cu＋4H＋＋2NCu2＋＋2NO2↑＋2H2O，不能比较Fe3＋和Cu2＋氧化性强弱，C不符合题意；该原电池装置中Fe比Cu活泼，则Fe作负极，电极反应为Fe－2e－Fe2＋，Cu作正极，电极反应为Cu2＋＋2e－Cu，故总反应为Fe＋Cu2＋Fe2＋＋Cu，不能比较Fe3＋和Cu2＋氧化性强弱，D不符合题意。 2.D　a中Zn与CuSO4溶液反应置换出Cu，Zn的量减少，产生H2的量减少，但Zn、Cu和稀硫酸形成原电池，反应速率加快，D项图示符合要求。 3.（1）①氧化　2I－－2e－I2　还原　2Fe3＋＋2e－2Fe2＋　②正　I2＋2e－2I－ （2）O2＋4e－＋4H＋2H2O 解析：（1）根据反应：2Fe3＋＋2I－⇌2Fe2＋＋I2，原电池装置中，负极：2I－－2e－I2，发生氧化反应。正极：2Fe3＋＋2e－2Fe2＋，发生还原反应。①反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应；②当电流表读数为0时反应已达到平衡，此时，在甲中加入FeCl2固体，反应2Fe3＋＋2I－⇌2Fe2＋＋I2平衡向左移动。因此，乙中石墨作正极，电极反应为I2＋2e－2I－；甲中石墨作负极，电极反应为2Fe2＋－2e－2Fe3＋。（2）Cu作负极，O2在正极上得到电子，电极反应：O2＋4e－＋4H＋2H2O。 能力培养　 1.提示：Al　Al表面产生气泡　Mg　Mg逐渐溶解　Mg　Mg表面产生气泡　Al　Al逐渐溶解 2.提示：（1）甲池反应：Mg＋2H＋Mg2＋＋H2↑；Al电极：2H＋＋2e－H2↑。 （2）乙池反应：2Al＋2OH－＋6H2O3H2↑＋2［Al（OH）4］－；Al电极：Al－3e－＋4OH－［Al（OH）4］－。 3.提示：原电池原理从本质讲是氧化还原反应，故判断正、负极的根本依据：发生氧化反应（失去电子）的一极是负极；发生还原反应（得到电子）的一极是正极。 迁移应用 1.A　甲池中电解质溶液为H2SO4溶液，镁的金属活动性比铝强，能与硫酸优先反应失去电子，故镁片为负极，电极反应式为Mg－2e－Mg2＋，铝片为正极，电极反应式为2H＋＋2e－H2↑，电势：正极（铝片）高于负极（镁片）；乙池中电解质溶液为NaOH溶液，铝能与NaOH溶液反应，铝片作为负极，电极反应式为2Al－6e－＋8OH－2－，镁片作为正极，电极反应式为6H2O＋6e－3H2↑＋6OH－。 2.（1）负极　2Al－6e－2Al3＋　正极　6H＋＋6e－3H2↑ （2）正极　2N＋4H＋＋2e－2NO2↑＋2H2O 负极　Cu－2e－Cu2＋ 解析：（1）若X是AlCl3溶液，Y是稀硫酸，实际上是由Al－稀硫酸－Cu组成的原电池，Al比Cu活泼，所以Al做负极，Al失电子被氧化为Al3＋，Cu做正极，溶液中的H＋得电子被还原为H2。（2）若X是浓硝酸，Y是NaCl溶液，实际上是由Al－浓硝酸－Cu组成的原电池，常温下Al遇浓硝酸钝化，故Al做正极，硝酸根离子得电子被还原为NO2，Cu做负极，Cu失电子被氧化为Cu2＋。 【随堂演练】 1.D　锌比铜活泼，锌是负极，电池反应为Zn＋2Fe3＋Zn2＋＋2Fe2＋，A项不能实现；金属铜和亚铁盐不反应，没有自发进行的氧化还原反应，B项不能实现；锌比铁活泼，锌是负极，电池反应为Zn＋Cu2＋Zn2＋＋Cu，C项不能实现；铜比银活泼，金属铜是负极，电池反应为Cu＋2Fe3＋Cu2＋＋2Fe2＋，D项能实现。 2.B　该电池中Zn为负极，电极反应为Zn－2e－Zn2＋，Cu为正极，电极反应为Cu2＋＋2e－Cu，A项错误；电池总反应为Zn＋Cu2＋Zn2＋＋Cu，B项正确；原电池工作时，外电路中电子由负极经导线流向正极，C项错误；负极上由于Zn放电，使ZnSO4溶液中Zn2＋的浓度增大，故盐桥中的Cl－移向ZnSO4溶液，以保持溶液呈电中性，D项错误。 3.A　某合金由a、b、c、d四种金属组成，若将该合金置于潮湿的空气中，形成了原电池，该合金表面只有b的化合物生成，说明只有b失去电子，发生了氧化反应，b最活泼；若将该合金放入盐酸中，只有b、c生成气体，则b、c比a、d活泼；若将该合金进行如图装置实验即形成原电池，一段时间后，检测出电解质溶液中还存在a、b、c的离子，即a、b、c均失去电子转化为离子进入电解质溶液中，惰性电极上只有d析出，说明d的离子得电子能力最强，即d金属单质还原性最弱。则这四种金属的活动性顺序正确的是b＞c＞a＞d。 4.（1）Fe　Fe－2e－Fe2＋　Ag　Cu2＋＋2e－Cu　Fe＋Cu2＋Cu＋Fe2＋　（2）正极（Ag）→导线→负极（Fe）　负极（Fe）→导线→正极（Ag）　Cu2＋→正极（Cu）　S→负极（Fe） 5.（1）铜　硝酸银溶液　（2）2Ag＋＋2e－2Ag　Cu－2e－Cu2＋　（3）负（或铜）　正（或银）　（4）银　铂、石墨　（5）不需要 解析：原电池中负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应，盐桥起到形成闭合回路、平衡电荷的作用。由总反应方程式可知电极X的材料是Cu，发生氧化反应，电解质溶液Y是可溶性银盐溶液，常用AgNO3溶液。电极反应如下，负极：Cu－2e－Cu2＋，正极：2Ag＋＋2e－2Ag，电子由负极（Cu）流出，经外电路流向正极（Ag）。 8 / 8 学科网（北京）股份有限公司 $